Reattori Nucleari di IV generazione: Reattori veloci autofertilizzanti (FBR) e Gas-Cooled Fast Reactor (GFR)

I FBR sono reattori privi di moderatore e che sfruttano neutroni veloci.

La caratteristica principale consiste nell’autosostentamento con produzione da parte dei reattori di materiale fissile (plutonio) in quantità maggiore a quella consumata.

Si esclude, comunque, una produzione di combustibile, maggiore rispetto a quello usato.

In realtà questo reattore sfrutta semplicemente più isotopi radioattivi rispetto al solito uranio, ma il suo combustibile perde gradualmente massa ed è destinato ad esaurirsi.

Alcuni reattori di ricerca o prototipi sperimentali, come il francese Superphénix, sono stati realizzati a partire dagli anni ’60-’70 ma finora con esiti non positivi (guasti, incidenti ecc).

Sono quindi in fase di studio teorico alcune evoluzioni.

Il reattore nucleare a neutroni veloci refrigerato a gas (GFR acronimo di Gas-Cooled Fast Reactor) presenta uno spettro neutronico ad alta velocità ed un ciclo del combustibile nucleare chiuso per la più efficiente trasmutazione dell’uranio fertile e per la gestione degli attinidi.

Il reattore è raffreddato ad elio, con una temperatura di uscita pari a 850 °C, che viene impiegato come fluido termodinamico per muovere direttamente una turbina a gas in un ciclo Brayton per consentire un’elevata efficienza termica.

Varie tipologie e configurazioni del combustibile vengono studiati in base al loro potenziale per operare a temperature molto alte e per assicurare una eccellente ritenzione dei prodotti di fissione quali:

• combustibili in ceramiche composite;
• particelle di combustibile avanzate;
• capsule di composti attinidi rivestiti in ceramica.

Si studiano configurazioni del “core” che si basano su assemblaggi ad aghi o a piastre degli elementi di combustibile, oppure i più tradizionali blocchi prismatici.

Schema del GFR