Applicazioni industriali delle tecniche neutroniche: vent’anni di collaborazione Italia-Russia

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Ricorre quest’anno il ventennale della cooperazione scientifica tra Italia e Russia nel campo delle applicazioni industriali delle tecniche neutroniche, fruttuosa collaborazione che vede come attori lo Studio d’Ingegneria Rogante e il Petersburg Nuclear Physics Institute, meglio conosciuto come “Kurchatov Institute”, dal nome dell’accademico russo che portò alla criticità il primo reattore sovietico, il 25 dicembre del 1946. Lo Studio d’Ingegneria Rogante è un punto di riferimento in Italia e in Europa nonché fornitore qualificato a livello internazionale nel campo delle Applicazioni Industriali delle Tecniche Neutroniche®, ed è diretto da Massimo Rogante, socio AIN, scienziato di fama internazionale e “Marchigiano dell’anno 2019”. Numerosi gli esperimenti pionieristici nel campo dei neutroni che si sono sviluppati in seno a questa collaborazione internazionale, nell’ambito di vari comparti industriali che spaziano dall’automotive all’energia, dall’Oil&Gas alla chimica e ai polimeri, fino alle costruzioni e alle calzature. Da quest’esperienza sono inoltre scaturite diverse attività di ricerca applicata realizzate dallo Studio d’Ingegneria Rogante nel campo dei materiali da costruzione, come quella per l’Ural Federal University di Yekaterinburg (Russia) riguardante i cementi polimerici. Già agli albori della tecnologia nucleare, l’Italia s’era distinta con i propri scienziati nella cooperazione internazionale, basti citare il lavoro di Enrico Fermi a Chicago e quello di Bruno Pontecorvo presso il Joint Institute for Nuclear Research di Dubna (Russia). L’anno del ventennale è segnato anche dall’attivazione, avvenuta lo scorso febbraio, di un nuovo reattore ad alto flusso e il commissionamento dell’International Neutron Centre, dotato di strutture all’avanguardia già realizzate e di 20 spettrometri che prenderanno avvio entro il 2025. Il Centro è dotato anche di un potente dipartimento di calcolo a servizio dei bireattori e dei reattori chimici nonché dei fasci neutroni impiegati per la caratterizzazione della struttura e delle proprietà di nuove sostanze e materiali di sintesi ad uso industriale. La particolarità dei fasci neutronici è la loro maggiore capacità di penetrazione rispetto ai raggi-X, il che li rende versatili per una vasta gamma di applicazioni. Negli ultimi venti anni lo sviluppo tecnologico e industriale globale hanno visto assumere sempre maggior importanza a materiali e sostanze la cui preparazione e il cui controllo si estendono alla scala molecolare e atomica. Sebbene queste manipolazioni sfuggano al nostro occhio, esse caratterizzano oggetti e sostanze d’uso quotidiano, dai metalli alle leghe, dalle componenti tecnologiche degli smartphone ai farmaci. Le tecniche neutroniche possono avere un impatto ancora maggiore nel campo della scienza dei materiali tramite il loro abbinamento con altre tecnologie nucleari, come ad esempio la spettroscopia gamma e, in particolare, la spettroscopia Mössbauer, che permette lo studio di sottilissimi dettagli delle strutture atomiche e molecolari non rilevabili con altre metodologie. La portata di questa metodologia d’indagine dei materiali è stata dimostrata da test effettuati su campioni di nanodiamanti appositamente preparati la cui superficie era stata modificata tramite ioni di europio combinati con acidi carbossilici. Le proprietà emerse, tra cui un maggiore accoppiamento dei diamanti, rendono queste nuove sostanze molto appetibili per applicazioni biomedicali. Ad esempio, quali agenti di contrasto e per la tomografia magnetica nucleare, tramite l’innesto di ioni di gadolinio su nanodiamanti. Questi successi aprono la strada allo sviluppo di una tecnica a diffusione di neutroni per lo studio delle superfici di materiali solidi usando nanoparticelle di diamante come mezzo per neutroni freddi e ultra-freddi, ricerca che sarà implementata nell’ambito del progetto CremlinPlus (2020-2024) “Connecting Russian and European Measures for Large Scale Research Infrastructures”. In conclusione, la diffusione di nanomateriali essenziali per l’avanzamento tecnologico avrà anche beneficiato di questa lunga e fruttuosa collaborazione scientifica tra lo Studio d’Ingegneria Rogante e la Russia e delle attività svolte presso le infrastrutture dell’International Neutron Centre. Per approfondire: Rogante, M., Lebedev, V. T., Kulvelis, Y., Vul, A. Y., Kozlov, V. S., & Konoplev, K. A. (2021). The 20-Year Russian-Italian Scientific Collaboration in Industrial Applications of Neutrons and Prospects on High Flux Reactor “PIK” of Russian National Centre “Kurchatov Institute”. Neutron News, 1-7

Nucleare nel mondo: le notizie di febbraio

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Russia: la Federazione Russa è sulla buona strada per costruire il primo reattore a neutroni veloci raffreddato a piombo. Nei giorni scorsi la Siberian Chemical Combine ha ottenuto dal regolatore russo la licenza per la costruzione del BREST-OD-300 presso il sito di Seversk, in Siberia. Si tratta di un processo di licenziamento complesso che ha dovuto tenere conto delle molte caratteristiche innovative del reattore, dal raffreddamento a piombo alle specifiche strutturali del vessel e delle strutture idrauliche. L’azienda assegnataria del contratto di Costruzione è la Titan-2, già impegnata nella costruzione di Akkuyu in Turchia e di Hanhikivi in Finlandia. Il completamento della centrale è previsto nel 2026. Oltre al reattore, di 300 MWe, sorgerà presso il sito un impianto di fabbricazione e rifabbricazione del combustibile a nitruri di uranio e plutonio, adatto anche al trattamento del combustibile esausto, rendendo possibile chiudere il ciclo del combustibile nucleare sul medesimo sito. L’equipaggiamento per il rifornimento del combustibile sarà prodotto dalla controllata di Rosatom CKBM Le naturali proprietà del piombo e le caratteristiche di progetto del nocciolo e dell’impianto di raffreddamento fanno del BREST-OD-300 un reattore a sicurezza intrinseca estremamente elevata. Estonia: il piccolo Paese baltico, il cui mix elettrico è il più inquinante d’Europa, non intende perdere tempo e guarda con decisione agli Small Modular Reactors (SMR) per raggiungere i propri obiettivi di decarbonizzazione e di sicurezza degli approvvigionamenti. A tale scopo intende costruire quanto prima il contesto regolatorio e istituzionale necessario ad avviare un programma nucleare. L’ambizioso obiettivo, rilanciato in una recente conferenza da Fermi Energia, organizzazione promotrice degli SMR in Estonia, è quello di abbandonare la produzione elettrica da olii combustibili entro il 2035. Nell’ambito della stessa conferenza è stata firmata la dichiarazione denominata Tallinn Declaration on the Future of SMR Licensing, cui hanno aderito nove realtà professionali e industriali di altrettanti Paesi europei, il cui obiettivo è la definizione di un approccio pragmatico al processo di licenziamento degli SMR, la standardizzazione internazionale dei design e l’armonizzazione internazionale dell’assetto regolatorio che possibilmente ponga le basi per una sorta di certificazione unica internazionale dei progetti, che ne faciliterebbe la commercializzazione. Regno Unito: Rolls-Royce è in procinto di completare lo studio di fattibilità dei propri SMR dunque procederà ad assicurare le linee di finanziamento necessarie. Nel 2024, secondo Paul Stein, Chief Technology Officerdella compagnia, inizierà il processo di licenza con il Generic Design Assessment, che dovrebbe condurre al dispiegamento dei primi esemplari della flotta entro il 2030. Un reattore modulare Rolls-Royce dovrebbe avere una potenza di circa 450 MW, abbastanza per servire una città come Leeds, e potrà essere utilizzato anche per la produzione di calore industriale/residenziale o per la produzione di idrogeno o carburanti di sintesi. Il costo dell’energia prodotta è stimato sui 56-84$/MWh, dalla quinta unità installata in poi (nth-of-a-kind), quindi molto competitivo anche rispetto a fonti rinnovabili e gas naturale. Sarà inoltre un reattore ad elevata sicurezza, ed isolato sismicamente per una eccellente protezione in caso di terremoto. USA: General Atomics ha completato la costruzione e i test del primo dei nove magneti superconduttori che costituiranno il Solenoide centrale di ITER, il progetto internazionale di prototipo di reattore a fusione cui partecipa anche l’Italia. Il modulo fa parte del più ampio contributo degli Stati Uniti al progetto ITER, e verrà spedito al sito di costruzione francese di Cadarache nel corso del 2021.

Gli USA tornano sulla scena internazionale del nucleare civile

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Nelle ultime settimane si sono intensificati i segnali che indicano il prepotente ritorno degli Stati Uniti sulla scena del nucleare civile mondiale al fine di contendere il primato del settore a Russia e Cina. Come noto infatti, un programma nucleare – anche se non è proprio “per sempre” come recita una nota pubblicità di diamanti – costituisce un legame strategico e duraturo con i Paesi fornitori della tecnologia. Da qui il legittimo interesse degli Stati Uniti di recuperare più terreno possibile rispetto alle “rivali” Russia e Cina, onde evitare che sempre più Paesi, stringendo accordi commerciali nel campo nucleare, scivolino nell’area d’influenza delle due superpotenze euroasiatiche. L’elemento più importante di questa strategia è l’accordo trentennale siglato alcuni giorni fa dal Segretario all’Energia USA ed il suo omologo polacco: un accordo da 18 miliardi di dollari in forniture e servizi destinati al nascente programma nucleare polacco, che punta a dotare il Paese di 6-9 GW di potenza nucleare entro il 2040. L’accordo segue quello precedentemente siglato per la fornitura di gas naturale liquefatto, e riflette il disegno più ampio di alleggerire la dipendenza strategica della Polonia dalla Russia, oltre che ridurre di oltre la metà l’uso del carbone (che nel 2019 rappresentava il 74% della produzione elettrica del Paese). Piotr Wilczek, ambasciatore polacco a Washington, si è spinto a dichiarare che l’accordo siglato rappresenta una scelta di collocazione strategica per i prossimi 100 anni. L’accordo con la Polonia si inserisce nel contesto di una strategia più ampia che abbraccia tutta l’Europa orientale: lo scorso 9 ottobre la Romania aveva sottoscritto un accordo con gli Stati Uniti del valore di 8 miliardi di dollari per l’ammodernamento e l’espansione della centrale nucleare di Cernavoda, stracciando precedenti impegni assunti con la Cina. Simili passi sono stati compiuti, per ora senza risultato, con la Repubblica Ceca. La strategia USA di re-impegno nel nucleare all’estero appare convinta e di ampio respiro, godendo di appoggio bipartisan, come testimoniano la recente modifica della legislazione riguardante le forniture di tecnologia strategica all’estero e l’apertura della U.S. International Development Finance Corporation (DFC, la banca per lo sviluppo Americana) al finanziamento di progetti nucleari. A beneficiarne sarà anche NuScale, che ha ottenuto il supporto dalla (DFC) per lo sviluppo di 2,5 GW di potenza nucleare (da SMR) in Sud Africa. Tali sforzi sono indirizzati dunque a riportare l’equilibrio in vaste aree del globo che hanno progressivamente subito il fascino delle politiche russe e cinesi, tra i Paesi più noti Ungheria, Turchia ed Egitto, a tutto svantaggio delle imprese e della politica americana. In questo quadro spicca l’assenza europea come attore di primo piano. Gran Bretagna, Francia, e persino Italia, sono spesso protagoniste, con alterne fortune, in progetti nucleari esteri, spesso in consorzio con altri Paesi quali Giappone, Corea del Sud o Canada, ma le industrie nucleari europee scontano la freddezza, se non la vera e propria ostilità, delle politiche comunitarie nei confronti del nucleare. A questo riguardo, il Vice-Presidente della Commissione Europea e Responsabile del Green New Deal, Timmermans, ha dichiarato che l’Unione non porrà ostacoli ai Paesi membri che intendono intraprendere un programma nucleare, pur mettendo in guardia da quelli che a suo parere sono i lati negativi del nucleare, ovvero i costi elevati e la necessità di un impego di lunga durata.

A Sochi (15-16 aprile 2019) l’undicesima edizione di ATOMEXPO

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Si terrà a Sochi (Russia) l’undicesima edizione di “ATOMEXPO”, uno dei più grandi eventi al mondo dedicati all’industria nucleare. Di seguito una breve presentazione della rassegna: ATOMEXPO is the main event of the global nuclear industry. It is the largest exhibition and business platform for discussing the current state of the nuclear industry and setting future trends, and has been held annually since 2009. The Forum is attended by executives from key companies working in the global nuclear industry, government agencies, international and non-commercial organizations, and leading experts. The format of the Forum includes an exhibition and a convention with an extensive business program centered around a plenary discussion with top management and chief executives. Topics discussed at panel sessions and round tables encompass the most important issues in the nuclear industry today. Leading companies from the global nuclear industry and related sectors present their original technologies and designs at the exhibition. The Forum provides a great opportunity for networking, making business contacts, and signing partnerships agreements and contracts. In addition to the business events, Forum participants have an opportunity to take technical tours at nuclear power plants and other nuclear industry facilities as well as enjoy an entertaining cultural program. Why participate? let others see your company’s success; improve your company’s name recognition among key players of the nuclear energy industry; learn more about clients and their expectations; stay informed about the latest trends in the nuclear industry’s development; assess market conditions and demand; present your projects, know-how, and innovations; get immediate feedback on your company’s products; create and/or expand your contact base; negotiate in B2B format; win the ATOMEXPO AWARD; share experience in an international environment; attract the interest of the mass media. In case you have any questions or need more details, please contact the project manager – Anastasia Khrykina, tel.: +7 (499) 922-89-95(ext. 158), e-mail: AMKhrykina@atomexpo.com.