Il reattore nucleare più avanzato dell’India ha raggiunto una fase di autosostentamento che segna un grande passo avanti per il programma di energia atomica del paese e lo porta un passo avanti verso la riduzione della dipendenza dall’uranio.
Lunedì il prototipo di reattore autofertilizzante veloce (PBFR) a Kalpakkam, nello stato indiano meridionale del Tamil Nadu, ha raggiunto il punto critico – lo stadio in cui una reazione nucleare a catena può continuare da sola. Una volta che il reattore diventerà pienamente operativo, l’India diventerà solo il secondo paese dopo la Russia ad avere un reattore autofertilizzante veloce commerciale.
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Il primo ministro indiano Narendra Modi lo ha definito “un momento di orgoglio per l’India” e “un passo determinante” nell’avanzamento del programma nucleare del paese.
“Questo reattore avanzato, in grado di produrre più combustibile di quello che consuma, riflette la profondità delle nostre capacità scientifiche e la forza della nostra impresa ingegneristica. È un passo decisivo verso lo sfruttamento delle nostre vaste riserve di torio nella terza fase del programma”, ha affermato. disse in un post su X lunedì.
Allora, cos’è un reattore autofertilizzante veloce e perché questo ultimo progresso è importante per l’India e per il mondo?
Ecco cosa sappiamo:
In cosa consiste il reattore autofertilizzante veloce dell’India?
Un reattore autofertilizzante veloce è un reattore nucleare avanzato che produce più materiale fissile – combustibile che può essere utilizzato per le reazioni nucleari di fissione – di quanto ne consuma.
Il reattore autofertilizzante veloce dell’India è stato progettato e sviluppato dal Centro Indira Gandhi per la ricerca atomica (IGCAR), un istituto chiave di ricerca e sviluppo sotto il Dipartimento dell’energia atomica del paese. Ha una capacità elettrica di 500 megawatt (MWe).
I reattori nucleari utilizzati dall’India e dalla maggior parte degli altri paesi sono i cosiddetti reattori ad acqua pesante pressurizzata. Usano l’uranio come combustibile e producono il plutonio come rifiuto.
Ma un reattore autofertilizzante veloce può quindi utilizzare il plutonio espulso come combustibile per mettere in moto una reazione nucleare autosufficiente. Anche i reattori autofertilizzanti veloci utilizzano l’uranio come combustibile, ma ne necessitano di meno poiché possono consumare anche plutonio. Quindi, in effetti, il reattore di Kalpakkam avrà bisogno di meno uranio per generare elettricità rispetto ai reattori ad acqua pesante.
Ecco perché si chiama la seconda fase del programma nucleare indiano.
Lunedì il governo indiano disse che il reattore è progettato per consentire “all’India di estrarre maggiore energia dalle sue limitate riserve di uranio, aprendo al contempo la strada allo spiegamento su larga scala di reattori a base di torio”.
Un marzo 2024 rapporto dall’ufficio di Modi ha affermato che il PFBR indiano “utilizzerà inizialmente il combustibile a base di ossido misto di uranio-plutonio (MOX). La “coperta” di uranio-238 che circonda il nucleo del combustibile subirà una trasmutazione nucleare per produrre più combustibile, guadagnandosi così il nome di “allevatore”.
L’uranio-238 si riferisce alla forma di uranio più abbondante e presente in natura che è solo debolmente radioattiva di per sé, ma che può catturare neutroni per trasformarsi in plutonio.
“Poiché utilizza il combustibile esaurito del primo stadio, l’FBR (reattore autofertilizzante veloce) offre anche un grande vantaggio in termini di significativa riduzione dei rifiuti nucleari generati, evitando così la necessità di grandi impianti di smaltimento geologico”, aggiunge il rapporto.
Come funziona un reattore autofertilizzante veloce?
Paul Norman, professore di fisica nucleare ed energia nucleare all’Università di Birmingham, ha detto ad Al Jazeera che – come ha affermato l’ufficio del primo ministro indiano nel suo rapporto – i reattori autofertilizzanti veloci utilizzano sia plutonio che uranio. Anche l’uranio viene ulteriormente convertito in plutonio.
“Un vantaggio di questo tipo di sistema è che può aumentare enormemente le riserve di combustibile nucleare, utilizzando in teoria ‘tutto l’uranio’ (tramite la conversione del plutonio) piuttosto che solo una piccola parte di esso”, ha affermato.
“La tecnologia può anche essere ottimizzata verso i sistemi al torio, e si prevede che là fuori sulla terra ci sia più torio che uranio, fornendo un ulteriore enorme incremento nella quantità di combustibile nucleare”, ha spiegato.
A livello globale, le riserve di torio sono quattro volte più grandi delle riserve di uranio.
E in India, questa equazione è ancora più complicata: il paese ospita circa l’1-2% dell’uranio mondiale, ma ha più del 25% del torio mondiale.
In che modo le vaste riserve di torio aiutano l’India?
La costruzione della PFBR è iniziata ufficialmente nel 2004 dopo numerosi ritardi. Ma la sua importanza è stata sottolineata dagli scienziati del paese molto prima.
Un ottobre 1996 rapporto scritto dagli scienziati indiani Shivram Baburao Bhoje e Perumal Chellapandi per l’Agenzia internazionale per l’energia atomica, ha affermato che il programma dei reattori veloci è importante in India a causa della crescente e continua domanda di elettricità del paese.
L’India è il terzo maggiore consumatore di energia al mondo, dopo Cina e Stati Uniti. Con la popolazione più numerosa del mondo e un’economia in rapida crescita, si prevede che il consumo energetico dell’India crescerà ulteriormente.
Come ha dimostrato la guerra contro l’Iran e il suo impatto sui prezzi globali dell’energia, la continua e schiacciante dipendenza dai combustibili fossili rappresenta un rischio per economie come quella indiana.
Al momento, l’energia nucleare rappresenta solo il 3% del mix energetico del Paese, ma l’India vuole aumentarla drasticamente, da 8.180 MW nel 2024 a 100 GW entro il 2047.
È qui che si inseriscono il programma nucleare in tre fasi e il torio.
Nella seconda fase, i reattori autofertilizzanti veloci utilizzano l’uranio e i rifiuti di plutonio dei reattori ad acqua pesante per generare elettricità. Producono anche più plutonio e un isotopo più leggero dell’uranio chiamato uranio-233, che è materiale fissile pronto che può essere utilizzato come combustibile nei reattori del terzo stadio.
Quei reattori del terzo stadio, una volta progettati, sarebbero basati sul torio. Verrebbero alimentati con torio – di cui l’India è ricca – e uranio-233. I rifiuti che quei reattori produrrebbero: anche l’uranio-233, che può essere reimmesso come combustibile per i reattori.
Una volta che l’India avrà completato il suo processo in tre fasi, sarebbe in effetti in grado di ridurre in modo significativo il suo fabbisogno di uranio presente in natura e di utilizzare invece il torio per gran parte del suo fabbisogno di energia nucleare.
Perché questo è importante per il resto del mondo?
Altri paesi – tra cui Stati Uniti, Francia, Regno Unito, Giappone e Russia – hanno lavorato sulla tecnologia dei reattori autofertilizzanti veloci.
Ma fino ad ora solo la Russia dispone di un reattore autofertilizzante veloce commerciale.
Norman ha affermato che le sfide relative ai materiali dei reattori, al ritrattamento e all’economia dell’intero processo hanno spesso bloccato anche l’implementazione su larga scala di tali sistemi.
Se l’India riuscisse a trasformare il successo del suo prototipo di reattore in un modello commerciale per la generazione di energia nucleare, potrebbe ispirare altri paesi a seguirne l’esempio.
