Nucleare avanzato, ENEA studia sicurezza e combustibile dei nuovi reattori modulari

L’Europa continua a investire nella ricerca sul nucleare avanzato con il progetto ESFR-SIMPLE, un’iniziativa che mira a sviluppare reattori modulari veloci di piccola taglia raffreddati a sodio. L’obiettivo è realizzare sistemi nucleari più sicuri, sostenibili ed economicamente competitivi da integrare nel futuro sistema energetico europeo.

Tra i partner del progetto figura anche ENEA, impegnata nello studio della sicurezza degli impianti e nell’ottimizzazione del combustibile nucleare. Il programma di ricerca si concentra sul miglioramento delle prestazioni dei reattori e sulla riduzione dei costi di costruzione e gestione.

Reattori più piccoli per ridurre costi e complessità

Uno degli elementi chiave del progetto riguarda la riduzione delle dimensioni dei reattori. I nuovi modelli puntano a passare da una potenza termica di circa 3600 megawatt termici a circa 360 megawatt termici.

Questa riduzione rende possibile la progettazione di reattori modulari più compatti, facili da costruire e potenzialmente meno costosi. Il concetto di modularità consente inoltre di produrre diversi componenti in modo standardizzato, riducendo tempi e costi di realizzazione.

Parallelamente, i ricercatori stanno lavorando allo sviluppo di nuovi sistemi di monitoraggio basati sull’intelligenza artificiale per analizzare i dati operativi dei reattori e migliorare la gestione della sicurezza.

Le tecnologie in fase di sviluppo nel progetto

Il progetto ESFR-SIMPLE prevede anche la verifica sperimentale di diversi componenti innovativi destinati ai reattori nucleari avanzati. Tra questi figurano le pompe termoelettriche e i giunti di espansione, elementi fondamentali per garantire il funzionamento sicuro degli impianti.

L’integrazione di tecnologie digitali e nuove soluzioni ingegneristiche rappresenta uno degli aspetti centrali della ricerca, con l’obiettivo di aumentare l’efficienza complessiva degli impianti nucleari e ridurne i costi operativi.

Il ruolo di ENEA nella ricerca sui reattori veloci

ENEA vanta una lunga esperienza nello studio dei reattori nucleari veloci. Le attività di ricerca in questo settore risalgono al Progetto unificato nucleare, che negli anni Ottanta portò all’avvio della costruzione del reattore Prova Elementi di Combustibile presso il Centro Ricerche Brasimone, vicino a Bologna.

Il progetto venne interrotto dopo il referendum sul nucleare del 1987, ma la ricerca è proseguita negli anni successivi, concentrandosi anche su tecnologie avanzate come i reattori raffreddati a piombo liquido.

Secondo Massimiliano Polidori, responsabile del laboratorio per la sicurezza degli impianti nucleari di ENEA, il rinnovato interesse internazionale per i reattori veloci ha stimolato la partecipazione italiana a diversi programmi di ricerca europei.

I reattori a sodio

Nel 2001 il GEN-IV International Forum, un’iniziativa internazionale dedicata allo sviluppo dei sistemi nucleari di quarta generazione, ha inserito i reattori raffreddati a sodio tra le tecnologie più promettenti per il futuro dell’energia nucleare.

Questa decisione ha rilanciato l’interesse globale verso i reattori veloci a metallo liquido, considerati una possibile soluzione per migliorare la sostenibilità del nucleare e favorire la chiusura del ciclo del combustibile.

ENEA ha partecipato negli anni a diversi progetti europei in questo ambito, tra cui CP-ESFR, dedicato alla progettazione di un reattore veloce a sodio, ed ESFR-SMART, focalizzato sul miglioramento della sicurezza.

Il progetto ESFR-SIMPLE rappresenta quindi un ulteriore passo nel percorso europeo verso lo sviluppo di tecnologie nucleari avanzate.

Come funzionano i piccoli reattori modulari raffreddati a sodio

Gli Small Modular Reactor raffreddati a sodio sono reattori nucleari di potenza ridotta progettati secondo un approccio modulare. In questi sistemi il sodio liquido viene utilizzato come refrigerante per trasferire il calore prodotto dalla fissione nucleare.

Il sodio possiede un’elevata conducibilità termica e consente di rimuovere il calore in modo efficiente anche a bassa pressione. Questa caratteristica permette di adottare sistemi di sicurezza passivi, cioè dispositivi che funzionano sfruttando fenomeni fisici naturali come gravità e convezione, senza bisogno di intervento umano o alimentazione elettrica.

L’adozione di questi sistemi può aumentare i margini di sicurezza degli impianti e ridurre il rischio di incidenti.

Le ricerche sulla sicurezza e sul comportamento del combustibile

Una parte importante delle attività di ENEA nel progetto ESFR-SIMPLE riguarda lo studio della rimozione del calore residuo nei reattori ad alta densità di potenza. Questo aspetto è fondamentale sia durante il normale funzionamento dell’impianto sia in eventuali condizioni di emergenza.

Attraverso simulazioni avanzate, i ricercatori stanno analizzando anche il comportamento del combustibile nucleare in situazioni anomale, con l’obiettivo di individuare le configurazioni più sicure e affidabili.

I risultati preliminari indicano che l’utilizzo di sistemi passivi di sicurezza può contribuire a ridurre i rischi associati agli scenari incidentali più complessi nei reattori veloci a metallo liquido, rafforzando il potenziale di queste tecnologie nel futuro del nucleare.