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La corsa all’uranio rischia di strozzare il rilancio nucleare globale, mentre le scorie continuano ad accumularsi nei depositi di tutto il mondo. Una tecnologia appena validata permette però di convertire i reattori esistenti al torio, moltiplicando per sei la resa energetica e tagliando i rifiuti dell’80%.

Gli obiettivi internazionali di triplicare la capacità nucleare entro il 2050 si scontrano con due colli di bottiglia insidiosi: le catene di fornitura dell’uranio e la gestione dei residui radioattivi.

La società americana Clean Core Thorium Energy, in collaborazione con i Canadian Nuclear Laboratories (CNL) e la società di ingegneria Kinectrics, ha pubblicato su Nuclear Engineering and Design i risultati di una svolta ingegneristica attesa da decenni: il combustibile ANEEL (Advanced Nuclear Energy for Enriched Life).

Si tratta di una soluzione “plug and play” che permette ai reattori ad acqua pesante pressurizzata (come i diffusi CANDU-6 di progettazione canadese) di bruciare torio senza modificare la struttura dell’impianto.

A differenza dell’uranio-235, il torio naturale (torio-232) è un materiale fertile ma non fissile. Non può generare una reazione a catena da solo: deve essere prima “innescato”.

• L’innesco: Il fascio di combustibile ANEEL unisce l’ossido di torio a una frazione di uranio arricchito (HALEU, tra il 5% e il 20%) e a un assorbitore di neutroni.
• La trasmutazione: Catturando i neutroni emessi dall’uranio, il torio-232 si trasforma in torio-233, decade rapidamente in protoattinio-233 e infine in uranio-233, un isotopo fissile estremamente efficiente.
• L’auto-alimentazione: L’uranio-233 generato direttamente all’interno del reattore sostiene la reazione a catena per lunghissimo tempo, consumando la carica in modo progressivo e uniforme. Non possono esserci dei picchi, ma il processo di reazione prosegue in modo progressivo e controllabile.

Il torio è da tre a quattro volte più abbondante dell’uranio sulla crosta terrestre e produce una quantità trascurabile di attinidi a vita lunga (come il plutonio). Questo fa si che sia un combustibile più conveniente, da un lato, e più sicuro, dall’altro.

I test di irraggiamento accelerato condotti presso l’Idaho National Laboratory hanno superato i 60 GWd/MTU di tasso di combustione (burnup), confermando le simulazioni termoidrauliche e neutro-fisiche.

I vantaggi rispetto all’uranio naturale tradizionale sono netti:

Chiunque gestisca impianti industriali sa che le soluzioni migliori non sono quelle che richiedono di demolire tutto per ripartire da zero, ma quelle che migliorano gli asset già ammortizzati a bilancio.

Aspettare decenni per la costruzione di reattori di IV generazione comporta esborsi di capitale giganteschi e ritardi infrastrutturali. ANEEL adotta invece la geometria standard a 37 barre: si inserisce nei canali di carico esistenti mentre il reattore è in funzione.

Le ricadute economiche dirette comprendono:

• Abbattimento dei costi di stoccaggio: La divisione per cinque dei volumi di scorie riduce linearmente i costi di condizionamento e deposito geologico profondo. Inoltre la scarsità di scorie a lungo termine e di plutonio lo rende più facilmente gestibile.
• Meno fermi e meno dosi di radiazioni ai tecnici: Il combustibile resta nel nocciolo molto più a lungo, dimezzando la frequenza delle ricariche e l’esposizione del personale.
• Fattibilità autorizzativa: Il progetto ha già superato la Fase 1 di revisione dell’autorità di sicurezza canadese (CNSC), aprendo la strada alle prime dimostrazioni commerciali in rete.

Questa scoperta potrebbe avere delle ricadute anche per l’Italia, anche se in modo indiretto: la società italiana è parte di un consorzio che realizza reattori CANDU, che potrebbero avvantaggiarsi di questa nuova tecnologia .