Nucleare, i piccoli reattori modulari (Smr) moltiplicano i problemi più che i vantaggi

La nuova proposta di riaprire in Italia un quadro normativo per la reintroduzione del nucleare ha prodotto entusiasmo in un ristretto settore degli ambienti industriali, ventilando l’introduzione nel nostro Paese di piccoli reattori modulari, i cosiddetti Small Modular Reactors.

Essenzialmente si tratta di una vasta tipologia (fino a 74 diversi progetti!) di differenti reattori, con potenza fino a 300MW, per i quali si propone la produzione “in serie” con l’uso di elementi modulari, che differiscono dai reattori classici essenzialmente per la taglia rispetto a centrali da 1000-1600 MW. La novità è la promessa di modularità, che dovrebbe abbassare costi e tempi di costruzione; pur se alcuni progetti presentano a livello di ricerca proposte tecnicamente interessanti, moltissime criticità sono ancora presenti.

Intanto la riduzione delle dimensioni non comporta una proporzionale diminuzione dei costi; un reattore da 300MW non costa affatto un terzo di quello da 1000 MW. I costi di autorizzazioni, sicurezza, controlli, personale, assicurazioni, smantellamento permangono quasi costanti per ogni reattore, diminuendo gravemente i vantaggi della modularità. Reattore modulare poi non significa affatto che scompare il cantiere; fondazioni, raffreddamento, connessioni elettriche, costi del sito permangono, e incidono per una parte assai rilevante di costi e tempi. Reattori più piccoli hanno poi minore efficienza neutronica, compensata con un aumento dell’arricchimento dell’uranio (HA-LEU arricchito al 5%); da qui la necessità di creare ex novo una nuova filiera del combustibile, e/o la introduzione di moderatori/riflettori di grafite al posto dell’acqua.

Attualmente esistono nel mondo tre prototipi di reattori di questo genere:

1) in Russia il reattore galleggiante Lomonosov, situato nelle acque dell’Artico, con due piccoli reattori e una potenza di 35 MWe

2) in Cina un reattore di dimostrazione con moduli di raffreddamento a gas e potenza di 210 Mwe.

3) in India un reattore sperimentale con potenza di 220 MWe

I Paesi con una filiera nucleare stanno esplorando la possibilità di SMR, con vari studi e progetti. In Cina è in realizzazione un prototipo da 125 MW raffreddato ad acqua (ACP 100); in Canada è in progettazione un reattore (Hitachi 300); in UK è in fase di progettazione e realizzazione un reattore (Rolls Royce), con finanziamento pubblico; in Francia è in progettazione un nuovo reattore (Nuward). Un progetto USA in fase avanzata di sei piccoli reattori da 77 MW (Nuscale) è stato cancellato perché i costi effettivi di costruzione si sono rivelati troppo elevati, ovvero 9,3 miliardi di dollari per 462 MW in totale.

Un problema nell’avere tanti piccoli reattori invece di uno grande consiste anche nel creare più rifiuti radioattivi da gestire. Le scorie associate combustibile (prodotti di fissione, uranio, plutonio, attinidi minori) sono grosso modo quelli dei reattori tradizionali, ma i rifiuti che diventano radioattivi per attivazione neutronica, (tutti i componenti intorno al nocciolo) aumentano significativamente per unità di energia prodotta. 

Una recente analisi di tre diversi progetti di SMR (Krall LM, Macfarlane AM, Ewing RC. Nuclear waste from small modular reactors. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Jun 7;119-23) mostra che, per energia prodotta, gli SMR rispetto a un reattore convenzionale aumenterebbero i volumi di combustibile nucleare esaurito, scorie radioattive a breve/media vita (LILW), scorie radioattive a breve vita (LILW) rispettivamente fino a 5.5, 30 e 35 volte.

Altri costi e difficoltà logistiche quindi, con numeri che contrastano radicalmente con i benefici rivendicati in termini di riduzione delle scorie. Infine le scorie degli SMR presenterebbero differenze chimiche e radiochimiche che implicherebbero nuove costose tecnologie di trattamento, ancora tutte da studiare. In definitiva, ancora esili promesse, per un futuro lontano.