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CENTRALI NUCLEARI, dalla fissione alla fusione: prospettive e scenario tecnologico


L'ENERGIA PULITA DEL FUTURO
Un passo avanti verso il "controllo" della fusione nucleare è la macchina ideata della Società americana Tri Alpha Energy che  riproduce i processi delle stelle.
Premesso che il modo tradizionale per ottenere il plasma denso consiste nel comprimerlo con campi magnetici che lo strizzano a dovere, mentre viene riscaldato dall'esterno. Questo è il metodo del confinamento magnetico usato dal reattore ITER in corso di realizzazione a Cadarache nel sud della Francia. Una volta assemblato contano di produrre 500 MW per una durata di tempo di 60 minuti, impegnando meno energia di quanta prodotta nei 60 minuti.
La Tri Alpha Energy, invece propone una tecnica ben diversa. Il metodo consiste nel prevedere due anelli caldi di plasma e farli sbattere uno contro l'altro. L'urto frontale favorisce la cattura dei nuclei degli atomi che devono fondersi per produrre energia.
La macchina testata recentemente ha raggiunto una temperatura di 10 milioni di gradi celsius per un tempo di 5 millesimi di secondo senza farla decadere.
Il prossimo anno verrà testata una macchina ancora più potente con l'obiettivo ultimo di superare i 3 miliardi di gradi utilizzando un combustibile più facile da produrre e più docile, un mix di protoni e boro.
Le premesse della Tri Alpha Energy sono davvero interessanti perché, a differenza degli altri progetti, propone un metodo più semplice e macchine molto economiche che possono essere sviluppate più velocemente. [09/2015]
 

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LA FUSIONE NUCLEARE E' PIÙ VICINA
Primo grande successo per la fusione nucleare, il processo che punta a produrre energia imitando la reazione che avviene nel cuore delle stelle. Per la prima volta un esperimento condotto negli Stati Uniti è riuscito a produrre una quantità di energia superiore a quella necessaria a innescare la reazione.
La strada seguita dal gruppo di ricercatori, del quale fa parte l'italiano Riccardo Tommasini, è quella del confinamento inerziale che consiste nell'avviare la fusione utilizzando 192 laser per riscaldare il carburante (una miscela di deuterio e trizio). Durante questo processo di ignizione, il combustibile è stato compresso fino a farlo implodere. L'energia prodotta in questo modo è stata dieci volte superiore a quella finora ottenuta negli esperimenti di fusione.
 L'altra via per arrivare alla fusione nucleare, quella del confinamento magnetico, è quella seguita da un grandissimo numero di ricercatori (fra i quali numerosi italiani) che in tutto il mondo sono impegnati nella realizzazione del reattore sperimentale a fusione ITER da 15 miliardi di euro e al quale partecipano in joint-venture l'Unione Europea, Russia, Cina, Giappone, USA e Corea del Sud.
(vedere fondo pagina per maggiori dettagli su questo progetto). [03/2014]
 

Il progetto giapponese denominato "Jt60sa" è l'ultima frontiera della ricerca in campo nucleare
Proprio per sostenere la creazione di energia da fusione nucleare (vedi fondo pagina), la famiglia Malacalza, attraverso la controllata Asg Superconductors si allea con l'Enea, avviando una collaborazione per un progetto di ricerca sulle bobine toroidali superconduttive da utilizzare per il reattore destinato appunto alla fusione nucleare.
Asg Superconductors, attiva nel settore hi-tech e superconduttività, ha infatti acquisito un ordine internazionale per 20 milioni, nell'ambito del progetto internazionale denominato "Jt60sa", che viene condotto in Giappone a Naka, vicino Tokio, nella provincia di Ibaraki.
Enea, che è il responsabile del progetto, collaborerà con Asg per la progettazione, la realizzazione e l'assemblaggio delle bobine toroidali superconduttive, che saranno prodotte nello stabilimento di Genova Campi.
L'Asg è già fornitore dei magneti superconduttori per l'Lhc del Cern di Ginevra e si è anche aggiudicata la commessa per la costruzione delle bobine toroidali del progetto ITER. [03/2013]

E' IN STUDIO AVANZATO UN NUOVO REATTORE NUCLEARE IBRIDO
Oltre ai progetti sottodescritti, è in studio avanzato negli Stati Uniti un nuovo reattore nucleare che mette tutti d'accordo. Si chiama Compact Fusion Neutron Source (CFNS) e, frutto degli studi condotti all'Institute for Fusion Studies dell'Università del Texas, è l'unico che in un colpo solo elimina il problema energetico, quello del confinamento degli atomi di uranio e dello smaltimento dei rifiuti radioattivi.
Il reattore produce neutroni attraverso fusione nucleare e immediatamente utilizzati per incrementare la reazione di fissione: questo permette alla centrale di smaltire autonomamente, e senza conseguenze, la quasi totalità dei rifiuti radioattivi. Il processo di fusione non serve dunque per la produzione diretta di energia ma per smaltire il 99% delle scorie della fissione: ma da questo progetto si ottengono poi grandissimi quantitativi di energia.
La nuova ipotetica centrale ibrida avrebbe inoltre il vantaggio di poter sfruttare uranio e torio non arricchiti, rendendo meno complicato regolare la reazione nucleare e allontanare l'incubo di gravi incidenti.
Insomma queste nuove centrali CFNS sembrano avere tutte le carte in regola per conquistare anche gli attivisti anti-nucleare.  [04/2010]

 

FISSIONE NUCLEARE
L'energia viene prodotta dalla rottura di nuclei pesanti (Uranio e Plutonio). Questa tecnologia ha oltre mezzo secolo e malgrado sia diventata molto più sicura mantiene tutt'oggi dosi di rischio.
La fissione produce scorie radioattive. Il problema del loro stoccaggio non è stato risolto in maniera definitiva.

E' difficile, con questa tecnologia, distinguere l'interesse per un nucleare civile (uso energetico) da quello militare (armi atomiche). Molta preoccupazione suscita nel mondo il programma nucleare in Iran dove si sta costruendo una centrale atomica con l'aiuto della Russia e più ancora quello della Corea del Nord.

Terza generazione plus

European Prusserized Reactor

Queste nuove centrali sono la variante francese del sistema Pwr (Pressurized Water Reactor) brevettato dalla  Westinghouse. "E" in effetti sta per "enhanced", sono state cioè migliorate le caratteristiche di sicurezza e resa energetica. Con questa tecnologia, la Areva, multinazionale da 12 miliardi di fatturato di cui lo stato francese ha il 90%, sta costruendo due centrali nucleari in Normandia, una a Flamanville e l'altra a Penly, e una terza ad Olkiluoto in Finlandia in joint-venture con la tedesca Siemens.

AP1000
Anche questo progetto nippo-americano di Westinghouse-Toshiba (la società giapponese ha acquistato la Westinghouse per 5,4 miliardi di dollari nel febbraio 2006), prevede reattori di terza generazione la cui vita media è valutata in sessanta anni, quanto basta perchè arrivino sul mercato i reattori di quarta generazione.

Quarta generazione
Secondo l'ENEA converrebbe puntare sulla quarta generazione e guardare 20-40 anni avanti. Le nuove centrali renderanno utilizzabile non solo l'Uranio 235 ma anche l'Uranio 238. Ciò prolungherebbe da 100 a 10.000 anni lo sfruttamento delle riserve accertate.
Non solo, la vita dei nuovi reattori è destinata ad allungarsi (dagli attuali 30 anni al doppio). Ma soprattutto garantiranno la cosiddetta "sicurezza intrinseca" (è la macchina ad impedire l'incidente, il reattore si spegne) e la percentuale delle scorie  rispetto al materiale usato si abbatte dall'80 al 20 per cento.
L'ENEA è presente in questa tecnologia e l'Italia in prospettiva potrebbe acquisire una posizione di leadership.

Tempi molto più stretti potrebbero verificarsi con il progetto Italo-Russo di centrali di quarta generazione all'indomani della firma di un accordo tra la società milanese Del Fungo Giera Energia e l'agenzia russa per l'energia atomica Rus Euratom. L'accordo prevede infatti lo sviluppo di un particolare tipo di reattore raffreddato a piombo fuso che combinerebbe insieme tecnologie russe, già collaudate nei sommergibili nucleari e i brevetti messi a punto dal gruppo milanese nell'ambito della ricerca sui reattori di IV generazione. L'obiettivo è quello di creare reattori rivoluzionari sotto il profilo tecnologico che dovrebbero rimpiazzare quelle tradizionali istallati nelle centrali russe.
Secondo alcune ipotesi il via operativo al primo reattore di IV generazione potrebbe arrivare non prima di cinque o sette anni, ma già nei prossimi mesi potrebbe essere pronto il primo esemplare sperimentale.
Se davvero fosse così lo scenario tecnologico cambierebbe radicalmente.

FUSIONE NUCLEARE
Le centrali nucleari tradizionali si basano sulla fissione nucleare, cioè sulla scissione dell'atomo di uranio per produrre radiazioni gamma e quindi energia.
Un altro modo di produrre energia è la fusione nucleare, cioè l'unione di nuclei leggeri, deuterio e trizio, due isotopi dell'idrogeno, usando temperature estremamente elevate, cioè lo stesso processo che alimenta il sole e le stelle. Molti scienziati credono che questa tecnologia sia fattibile e una volta realizzata presenterà i seguenti vantaggi:
energia illimitata, niente radioattività, zero emissioni
.
La fusione nucleare non solo genera più energia ma produce molto meno scorie rispetto agli attuali impianti tradizionali.
La Francia attualmente ospita il progetto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) nel sito di Cadarache nel sud del Paese.  Il progetto prevede un budget di spesa di 12 miliardi di dollari ed è una joint-venture tra l'Unione Europea, USA, Russia, Giappone, Sud Korea, Cina e India.
Questo progetto ha un ottica di 40 anni, se tutto andrà bene l'elettricità ottenuta dalla fusione nucleare sarà disponibile entro il 2045 e secondo l'ENEA, che partecipa al programma, si avranno ricadute industriali avanzatissime. [01/2008]

Aggiornamento: 09/20
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Michele Zampilloni

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