Reattori modulari veloci di piccola taglia raffreddati a sodio caratterizzati da una maggiore sicurezza, sostenibilità ed efficienza economica. È questa la frontiera del nucleare di nuova generazione che il progetto europeo ESFR-SIMPLE punta a integrare nel sistema energetico europeo. ENEA partecipa al progetto occupandosi degli aspetti relativi alla sicurezza e all’ottimizzazione del combustibile nucleare.

Per rendere più semplice e più economico questo tipo di reattore, si sta puntando sulla riduzione delle dimensioni (da 3600 a 360 MWt). Il monitoraggio e l’elaborazione dei dati operativi tramite l’intelligenza artificiale è un altro versante sul quale si sta lavorando, insieme alla verifica sperimentale di nuovi componenti, come le pompe termoelettriche e i giunti di espansione.

“ENEA ha sempre sostenuto la ricerca sui reattori veloci, sin dal Progetto unificato nucleare (PUN) che portò all’avvio della costruzione del reattore Prova Elementi di Combustibile (PEC) al Centro Ricerche Brasimone (Bologna), poi interrotta dopo il referendum del 1987, fino ai reattori refrigerati a piombo liquido”, evidenzia Massimiliano Polidori, responsabile del Laboratorio per la sicurezza degli impianti nucleari.

Nel 2001 un’iniziativa internazionale di cooperazione per la ricerca e lo sviluppo di sistemi di energia nucleare di quarta generazione, GEN-IV International Forum, ha inserito i reattori a sodio nella lista di possibili tecnologie più sostenibili. “Questa scelta ha riacceso a livello internazionale l’interesse verso questo settore e ci ha spinto a partecipare a diverse iniziative europee per rafforzare e migliorare le nostre capacità di progettazione e analisi sui reattori veloci a metallo liquido, step necessario alla chiusura del ciclo del combustibile e alla sostenibilità del nucleare”, aggiunge Polidori. “Ad esempio abbiamo partecipato al progetto CP-ESFR per la realizzazione di un reattore veloce a sodio e a ESFR-SMART per migliorarne la sicurezza. Adesso il progetto ESFR-SIMPLE rappresenta un passo ulteriore nel percorso europeo di sviluppo dei reattori nucleari avanzati”.

Come funzionano gli Small Modular Reactor (SMR) raffreddati a sodio

Questi reattori nucleari di potenza ridotta e progettazione modulare utilizzano il sodio liquido come refrigerante. Il sodio, grazie alla sua elevata conducibilità termica, consente una rimozione efficace del calore anche a bassa pressione e permette l’adozione di sistemi di sicurezza passivi, cioè di dispositivi che garantiscono il raffreddamento e la stabilità del reattore sfruttando leggi fisiche naturali, come gravità e convezione, senza bisogno di interventi umani o alimentazione elettrica, così da aumentare i margini di sicurezza dell’impianto.

Proprio sulla sicurezza si stanno concentrando le ricerche di ENEA, nello specifico sulla capacità di rimuovere il calore residuo in sistemi ad elevata densità di potenza, sia durante il normale funzionamento sia in caso di incidente. Inoltre, attraverso simulazioni avanzate, si sta studiando come il combustibile nucleare possa reagire in condizioni anomale. “Questi studi consentono di confrontare diverse soluzioni progettuali e di individuare le configurazioni più robuste dal punto di vista della sicurezza e dell’affidabilità. I risultati preliminari mostrano come i sistemi passivi di sicurezza possano ridurre i rischi associati agli scenari incidentali più gravosi nei reattori veloci a metallo liquido”, conclude Polidori.