Mini centrali nucleari a supporto della rete: l’idea di Bill Gates

Il progetto di TerraPower, azienda fondata nel 2006 da Bill Gates, ha come obiettivo l’aumento della flessibilità del sistema elettrico con mini centrali nucleari. Il sistema si chiama Natrium, ed è costituito un reattore veloce raffreddato al sodio.

Obiettivo entro il 2050? Aver installato centinaia di mini centrali nucleari nel mondo, come sistemi a sostegno delle fonti rinnovabili. In questo progetto, TerraPower avrà come partner GE Hitachi Nuclear Energy. PacifiCorp, Energy Northwest e Duke Energy della Berkshire Hathaway Energy hanno espresso il loro sostegno nella commercializzazione. Natrium fa parte dell’Advanced Reactor Demonstration Program del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE).

Il reattore veloce raffreddato al sodio

La tecnologia portante del progetto delle mini centrali nucleari risiede nel reattore veloce raffreddato al sodio. TerraPower ha sviluppato, in questa direzione, il Travelling Wave Reactor (TWR), letteralmente “reattore ad onda itinerante”. Il design del reattore TWR funziona anche a pressione atmosferica, il che elimina la possibilità di un evento destabilizzante legato alla pressione. Sarà in grado di utilizzare combustibile ricavato dall’uranio impoverito, consentendogli di convertire gradualmente il combustibile attraverso una reazione nucleare senza rimuoverlo dal nocciolo del reattore. Ciò elimina la necessità di ricondizionamento generando calore ed elettricità per un periodo di funzionamento continuo molto più lungo. Inoltre, l’eliminazione del ritrattamento riduce i problemi di proliferazione, abbassa il costo complessivo del ciclo del combustibile nucleare e aiuta a proteggere l’ambiente utilizzando un sottoprodotto di scarto.

Al centro del nucleo si trovano alcune barre di uranio arricchito (U-235), circondate da barre di uranio impoverito (U-238). L’U-235 funge da iniziatore, avviando la reazione. Si tratta di una reazione a catena a movimento lento di onde concentriche di fissione. La reazione dell’onda che viaggia converte l’uranio U-238 in plutonio. Il TWR utilizza un ciclo Rankine a vapore per convertire il calore in elettricità. Il nocciolo del reattore e i suoi componenti sono immersi in una “piscina” di sodio liquido. Questa configurazione non presenta attraversamenti in tubazioni, evitando così il pericolo di perdita del refrigerante.

Il sistema Natrium

Le novità del sistema Natrium consistono in due principali aspetti:

• Le apparecchiature meccaniche, elettriche e di altro tipo non nucleari saranno alloggiate in strutture separate, riducendo complessità e costi;
• Il reattore veloce sarà combinato con un sistema di accumulo termico di energia a sale fuso.

Secondo quanto riportato da TerraPower, , il reattore produrrebbe una potenza di 345 MW a tempo indeterminato, il sistema di accumulo collegato accumulerebbe il calore sotto forma di sale fuso e potrebbe scaricare il calore, quando necessario, aumentando la potenza complessiva dell’impianto a 500 MW per più di 5.5 ore.

Mini centrali nucleari per aumentare la flessibilità del sistema elettrico

Con la diffusione della generazione distribuita, dovuta alla diffusione delle FER (Fonti di Energia Rinnovabile), si è insediata la problematica della stabilità del sistema elettrico. L’abbassamento del livello di inerzia del sistema può portare a inconvenienti quali improvvisi fuori-servizio.

Per questo motivo i sistemi di accumulo integrati alla rete elettrica rappresentano un sostegno, anche per l’accumulo dell’energia in eccesso prodotta (evitando che essa transiti lungo rete, congestionandola- fenomeno dei colli di bottiglia).

Nel caso del sistema Natrium, l’accumulo immagazzinerebbe energia quando la produzione rinnovabile soddisfa i requisiti della rete. Diversamente, l’impianto interverrebbe qualora le fonti rinnovabili non riuscissero a soddisfare il carico di rete.

Mini centrali nucleari: altri progetti

Non è la prima volta che si parla di sistemi modulari nucleari. Il NuScale è un reattore ad acqua leggera. Nello specifico un reattore ad acqua pressurizzata (PWR), capace di generare fino a 50 MWe netti. Non solo, Rolls-Royce ha intenzione di costruire 15 reattori SMR (Small Modular Reactor) entro il 2029 in Gran Bretagna.