La centrale nucleare di Doel in Belgio - Frederic Paulussen/Unsplash
Migliorare la sostenibilità e le prestazioni dei reattori nucleari di IV generazione favorendo il riciclo del combustibile già utilizzato per ridurre le scorie a lunga vita. È questo l'obiettivo del progetto Pumma (Plutonium Management for More Agility) che coinvolge 20 partner provenienti da 12 paesi europei, tra cui Enea per l'Italia. Nello specifico, il progetto, cofinanziato dal programma Euratom, si propone di valutare l'impatto dell'elevato contenuto di plutonio (circa il 40%) nel combustibile nucleare dei reattori veloci e di esaminare le possibili implicazioni su sicurezza e prestazioni, ma anche gli scenari di integrazione della tecnologia con quelle attualmente in uso, per un nucleare sempre più sostenibile. Insomma, nonostante l'uranio non sia del tutto in esaurimento (anche se stanno lievitando i costi di arricchimento di questo materiale e quindi i costi di produzione dell'intero ciclo produttivo), si pensa di allungare il più possibile la tecnologia nucleare da fissione cambiando i componenti che creano il "carburante" per far funzionare le centrali, per ragioni di costi ma anche ambientali, di sostenibilità, di sicurezza.
"Dall'uso del Mox, combustibile composto da una miscela di ossido di uranio e plutonio, è possibile ottenere un combustibile nucleare più sostenibile e disponibile in grandi quantità - spiega Alessandro Del Nevo, responsabile della Divisione Enea di Ingegneria sperimentale presso il Dipartimento Nucleare e referente del progetto - Tuttavia, si tratta di un combustibile del quale occorre continuare a studiare il comportamento per migliorarne la performance e garantire l'adeguata sicurezza dell'impianto". Le attività legate al progetto comprendono sia simulazioni attraverso modellazioni e software che analisi sperimentali. Per i test sono stati utilizzati dati già disponibili su Mox ad alto tenore di plutonio, irraggiato e analizzato mediante esami distruttivi e non. "I risultati preliminari sono promettenti, ma dobbiamo migliorare i nostri modelli basati prevalentemente su dati di esperimenti su reattori tradizionali ad acqua", chiarisce Del Nevo.
La sala di controllo della centrale nucleare austriaca di Zwentendorf - Miha Meglic/Unsplash
Nello specifico, Enea contribuisce insieme ad altri sette partner alle attività di simulazione e modellistica per accrescere le conoscenze sul comportamento dei materiali utilizzati durante il funzionamento del reattore - spiegano ancora dall'Agenzia - Le "pastiglie" di combustibile nucleare, impilate all'interno di barre cilindriche, rappresentano insieme alla guaina esterna della barra stessa, le prime barriere contro il rilascio di prodotti di fissione.
"Capire come i materiali di cui sono composte le 'pastiglie' possono essere deformati o danneggiati dall'attività di irraggiamento è essenziale per aumentare l'affidabilità e prolungare la vita utile del combustibile, senza compromettere i margini di sicurezza - aggiunge Del Nevo - Nel corso del progetto, un traguardo significativo è stato raggiunto replicando il comportamento del combustibile nucleare attraverso l'analisi Fem (Finite Element Method), la tecnica di simulazione che permette di calcolare il comportamento strutturale di un sistema complesso scomponendolo in un numero elevato di elementi che possono essere risolti in maniera più semplice".
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