I reattori nucleari di IV generazione sono un gruppo di 6 famiglie di progetti per nuove tipologie di reattore nucleare a fissione che, nonostante siano allo studio da decenni, non si sono ancora concretizzati in impianti utilizzabili diffusamente in sicurezza. Qualcuno ritiene che saranno disponibili sul mercato fra alcune decine di anni (2030-2040), altri che saranno fruibili già nel 2020.
La nuova generazione di reattori, è stata promossa dal Forum Internazionale GIF (Generation IV International Forum) fondato nel 2000 dal Department of Energy degliStati Uniti d’America (DOE) ed a cui hanno aderito alcuni paesi.
Contemporaneamente, si stanno facendo ricerche sui reattori a fusione (radicalmente diversi in quanto basati sul principio fisico opposto, cioè l’unione di nuclei atomici anziché la loro divisione) per i quali però non è prevista una data in quanto non si è ancora riusciti a controllare una simile reazione sulla Terra. Tuttavia, a Cadarache, nel sud della Francia è stato avviato un progetto di ricerca denominato ITER sostenuto da Unione Europea, Cina, Stati Uniti, Corea, India, Giappone e Russia a tale scopo.
A differenza dei reattori di 2ª generazione, di cui fanno pare quelli attualmente in funzione, e di 3ª generazione, proposti sul mercato e realizzati o ordinati nelle tre tipologie EPR, ABWR e AP1000, quelli di 4ª generazione dovrebbero possedere marcate differenze soprattutto nei materiali impiegati, pur continuando ad usare come “combustibile” principalmente uranio e plutonio.
I primi obiettivi del “Forum 4ª gen” sono:
- migliorare la sicurezza nucleare, ridurre la produzione di scorie nucleari;
- sottrarsi alla proliferazione nucleare (uso militare);
- minimizzare gli sprechi e l’utilizzo di risorse naturali, e di diminuire i costi di costruzione e di esercizio di tali impianti.
Inoltre, questi sistemi dovrebbero garantire:
- redditività economica;
- riduzione delle scorie nucleari prodotte;
- eliminazione del plutonio impiegabile in armi nucleari;
- protezione fisica sia passiva che attiva dell’impianto.
Naturalmente l’effettivo raggiungimento di tali obiettivi dovrà essere verificato sul campo.
Per valutare l’impatto economico dei nuovi reattori occorrono nuovi strumenti di valutazione in quanto le loro caratteristiche differiscono significativamente da quelli presenti negli impianti di II generazione e di III generazione. I modelli econometrici attuali non sono fatti per valutare i costi di tecnologie nucleari alternative o dei loro sistemi integrati ma piuttosto per confrontare i costi dell’energia nucleare con quella dei combustibili fossili.
Inoltre, il GIF ritiene che questi prototipi non saranno disponibili per l’impiego commerciale prima dell’anno 2030.
Dopo una attenta valutazione, è stata redatta una lista di reattori con le tecnologie più promettenti e soprattutto utili per soddisfare gli obiettivi dell’iniziativa “Gen IV“.
Tre sistemi sono nominalmente reattori termici ed altri tre sono reattori autofertilizzanti a neutroni veloci. Alcuni possono essere teoricamente implementati come termici o come veloci.
Il sistema VHTR è inoltre studiato per la capacità teorica di generare calore di alta qualità (cioè ad altissima temperatura) per la produzione d’idrogeno impiegabile forse in un futuro nelle celle a combustibile o per altre applicazioni industriali. Tuttavia non ha un ciclo del combustibile chiuso.
I reattori a neutroni “veloci” offrono la possibilità di “bruciare” molti tipi di elementi della serie degli attinidi e di produrre più combustibile nucleare di quello che consumano (in gran parte plutonio, con i rischi connessi).
Negli articoli che seguiranno descriverò brevemente le caratteristiche di ciascun reattore di IV generazione.