Esperimenti su vasta scala fra Copenhagen Atomics, nota sviluppatrice di impianti nucleari innovativi, e il centro di ricerca Paul Scherrer Institute

La Copenhagen Atomics, azienda sviluppatrice di reattori a sali fusi, e il Paul Scherrer Institute, il più grande istituto di ricerca svizzero per le scienze naturali e ingegneristiche, hanno firmato un accordo di collaborazione sperimentale di larga portata. Lo scopo di questo esperimento è di convalidare la tecnologia e fornire una preziosa esperienza ai partner nella progettazione, costruzione, concessione di licenze, funzionamento e smantellamento della nuova tecnologia di reattori a sali fusi, nonché raccogliere dati per l’implementazione commerciale e open data nella convalida di strumenti di modellazione dei reattori.

I reattori a sali fusi (MSR) utilizzano sali di fluoruro fusi come refrigerante primario, a bassa pressione. Possono funzionare con spettri di neutroni veloci o epitermici e con una varietà di combustibili.

La Copenhagen Atomics sta sviluppando un reattore a sali fusi containerizzato. Moderato con acqua pesante non pressurizzata, il reattore consuma scorie nucleari mentre genera nuovo combustibile dal torio. Tali dispositivo è abbastanza piccolo da consentire la produzione di massa e in catena di montaggio, con una potenza di 100 MegaWatt termici. Nello specifico, i reattori a sali fusi funzionano in effetti con sali di fluoro o cloruro. La Copenhagen Atomics è in grado di fornire entrambi con una purezza molto elevata, aiutando l’utilizzatore a risolvere la maggior parte dei vari problemi di corrosione.

Dal torio l’unico reattore autofertilizzante nello spettro termico

Gran parte dell’interesse odierno nel far rivivere il concetto dei Molten Salt Reactor è legato all’uso del torio (per generare uranio-233 fissile), laddove è necessario fornire una fonte iniziale di materiale fissile come il plutonio-239. Esistono diverse nozioni di progettazione per i MSR e una serie di interessanti sfide nella commercializzazione di questi dispositivi, in particolare se funzionanti proprio con il torio.

Caratterizzato come elemento chimico dal numero atomico 90 e dal simbolo “Th”, il torio è un metallo attinoide radioattivo ed è uno degli unici due significativi elementi della tavola periodica che si trovano ancora radioattivi in natura in grandi quantità come elemento primordiale, in analogia con l’uranio.

Per la cronaca, il torio fu scoperto nel 1829 dal sacerdote e mineralogista amatoriale norvegese Morten Thrane Esmark e, in seguito, identificato dal chimico svedese Jöns Jacob Berzelius, che gli diede il nome di Thor, il dio norvegese del tuono.

Il torio è l’unico elemento che consente la realizzazione di un reattore nucleare autofertilizzante nello spettro termico. Ciò significa che la produzione di energia per kg di scorte fissili può battere in efficienza qualsiasi altro reattore. Si tratta di un elemento cruciale per portare la produzione nucleare globale a livelli di TeraWatt a due cifre nei prossimi decenni.

L’ottimismo all’unisono di Aslak Stubsgaard e di Marco Streit

“Siamo molto entusiasti di lavorare sul progresso della tecnologia dei reattori a sali fusi insieme al PSI, che dispone di competenze, esperienza e strutture di livello mondiale per condurre lavori sperimentali nucleari su larga scala”,

ha affermato Aslak Stubsgaard, CTO di Copenhagen Atomics.

“Personalmente, sono molto felice che la Copenhagen Atomics abbia deciso di collaborare con noi del Paul Scherrer Institut per dimostrare la fattibilità della loro visione nel nostro istituto”,

ha soggiunto Marco Streit, Responsabile del Laboratorio Caldo del PSI.

L’accordo di collaborazione durerà inizialmente quattro anni e posizionerà l’Europa in prima linea nel campo dei reattori avanzati.

In container da 40 piedi il futuro energetico made-in-Denmark

La Copenhagen Atomics ha sviluppato la propria tecnologia di reattori speciali per quasi un decennio e l’ha fatta maturare sino al punto in cui si rendono necessari test sperimentali critici sui sali fusi di torio. L’azienda di Kastrup, località prossima all’aeroporto della capitale danese, sta già producendo e testando prototipi di reattori di prova su scala reale presso la propria sede insieme a dozzine di test di circuito su scala ridotta e produzione di sale.

I reattori a sale fuso della Copenhagen Atomics utilizzano litio, torio e fluoruro di uranio a basso arricchimento come combustibile del reattore. Le dimensioni del primo reattore made-in-Denmark sono state di 3,5 metri di altezza per 2,4 di larghezza e 6 metri di lunghezza. L’ingombro è pari a quello di un container standard da 20 piedi. Essi possono essere prodotti in fabbrica in moduli delle dimensioni di un container da 40 piedi, ovvero il doppio rispetto al prototipo, con l’obiettivo a lungo termine di realizzare reattori autofertilizzanti a sale fuso di torio commerciale, con un prezzo dell’elettricità LCOE (costo livellato dell’energia) di circa 20 dollari statunitensi per megawattora (Mwh).

Si tratta di un progetto unico nel suo genere, perché la Copenhagen Atomics ha inventato un nuovo tipo di reattore, i cui esemplari sono di parecchi ordini di grandezza migliori rispetto a quelli classici, chiamati reattori ad acqua leggera. Il reattore danese si basa dunque su torio, acqua pesante e sale fuso. Può bruciare scorie nucleari e può essere prodotto in serie, circostanza che potrebbe dare genuinamente viva a una nuova era energetica.

Dall’HotLab PSI un eccezionale know-how sulla radioattività

Il PSI è il più grande istituto di ricerca per le scienze naturali e ingegneristiche in Svizzera capace di condurre ricerche all’avanguardia in quattro campi principali: tecnologie del futuro, energia e clima, innovazione sanitaria e fondamenti della natura.

L’Istituto Paul Scherrer sviluppa, costruisce e gestisce impianti di ricerca complessi e grandi ed è il centro di eccellenza svizzero nella ricerca e nella sicurezza sull’energia nucleare. L’Istituto gestisce un’infrastruttura unica presso la doppia sede di Villigen e Würenlingen nel Cantone Argovia, vale a dire l’HotLab, ben attrezzato per il lavoro e la ricerca sui materiali radioattivi.

Sulla base delle proprie strutture e del suo know-how in materia di sicurezza nucleare, futuri concetti di reattori, relativi cicli del combustibile e del trattamento dei rifiuti nucleari, il PSI confida molto nella preziosa collaborazione con la Copenhagen Atomics per concorrere a delineare il futuro del pianeta.

Le immagini del primo reattore MSR della Copenhagen Atomics

I prodotti a base di sale fuso spiegati dalla Copenhagen Atomics

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