Il Dipartimento della Difesa americano, in collaborazione con quello dell’Energia, ha lanciato un programma che prevede la costruzione e la dimostrazione di un prototipo di reattore nucleare di piccole dimensioni per supportare le attività delle forze armate USA sia in patria che all’estero.
Lo scorso 9 marzo, il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti (US DoD) ha assegnato alcuni contratti per l’avvio dei lavori di progettazione relativi a “microreattori nucleari” che in futuro potranno essere dispiegati con le forze armate americane sia all’estero, sia in patria, nell’ambito di un progetto di durata biennale.
Assegnatarie dei suddetti contratti sono tre società, ovvero BWX Technologies (per 13,5 milioni di dollari), Westinghouse Government Services (11,9 milioni) e X-energy (14,3 milioni). Il budget complessivo di 39,7 milioni di dollari viene dal “Project Pele”, un progetto gestito dallo Strategic Capabilities Office (SCO) del Pentagono. Si tratta di un rettore che ha la capacità di produrre una potenza da 1 a 5 megawatt elettrici (MWe) ed è supportato dal Dipartimento per l’Energia (US DoE) presso il suo Idaho National Laboratory.
Il Project Pele
Come ha spiegato il tenente colonnello Robert Carver, portavoce del Dipartimento della Difesa, il Progetto Pele prevede lo sviluppo di un microreattore nucleare sicuro, mobile e avanzato che sia di supporto alle diverse missioni del DoD, come ad esempio la produzione di energia per le basi operative difficilmente raggiungibili dalla rete elettrica. Un dispositivo che dovrà essere facilmente trasportabile su strada, ferrovia, via mare o in aereo, e dotato di un sistema che ha tempi di accensione e spegnimento rapidi.
La tecnologia usata per questo prototipo è quella di un piccolo reattore a gas avanzato (AGR) che utilizza combustibile isotropico tristrutturale (TRISO) ad alto dosaggio a basso arricchimento di uranio (HALEU) e raffreddamento ad aria. Il carburante TRISO è incapsulato, e in laboratorio è stato dimostrato che esso è in grado di resistere a temperature fino a 1.800 gradi Celsius, rendendo possibile un prototipo di microreattore intrinsecamente sicuro.
Cosa sono i microreattori?
Un microreattore è un reattore nucleare di piccole dimensioni che può operare come parte di una rete elettrica, indipendentemente da essa, o come parte di una microrete che genera approssimativamente da 1 a 20 megawatt di elettricità e fornisce calore alle applicazioni industriali. Per la maggior parte, questi piccoli reattori sono progettati per essere mobili e, quindi, facilmente trasportati da un autoarticolato; sono da 100 a 1.000 volte più piccoli di un reattore nucleare convenzionale, e ci si aspetta che possano operare per anni senza un rifornimento di carburante.
La maggior parte dei progetti richiederà carburante con una maggiore concentrazione di uranio-235, il quale non è attualmente utilizzato nei reattori, anche se alcuni di tali progetti potrebbero trarre vantaggio dall’impiego di materiali resistenti alle alte temperature che ridurrebbero i requisiti di arricchimento del carburante, mantenendo però le ridotte dimensioni del sistema. In questo senso, l’US DoE supporta una varietà di progetti avanzati di reattori, inclusi quelli raffreddati a gas, metallo liquido, sale fuso, e attraverso scambiatori di calore (apparecchiature in cui si realizza lo scambio di energia termica tra due fluidi aventi temperature diverse).
Obiettivi e necessità del DoD
Il DoD è uno dei più grandi consumatori di energia nel mondo, e le proiezioni sulle future operazioni militari prevedono che tale domanda aumenterà in modo significativo nei prossimi anni. Le installazioni militari hanno la necessità di ridurre la loro dipendenza dalle reti elettriche locali, che sono altamente suscettibili di interruzioni prolungate a causa di una varietà di minacce, esponendo le missioni a un rischio elevato. L’energia nucleare generata da questa nuova tecnologia è in grado di soddisfare l’esigenza del DoD di aumentare la sicurezza e la resilienza energetica, ma deve anche dimostrare le proprie specifiche tecniche e la propria sicurezza.
Il Project Pele non è l’unico tentativo del Pentagono di sviluppo dei piccoli reattori nucleari: un altro progetto è in corso presso l’Office of the Undersecretary of Acquisition and Sustainment (A&S). Uno sforzo ordinato nel National Defense Authorization Act del 2019, che prevede un programma pilota volto a dimostrare l’efficacia di un piccolo reattore nucleare (2-20 MWe) con test iniziali da effettuare presso un’area del DoE nel 2023 e un futuro sviluppo, se i test saranno positivi, entro il 2027.
Inoltre, già nel 2010 il DoD aveva guardato ai piccoli reattori nucleari, ma gli studi di fattibilità riguardanti l’energia nucleare nelle installazioni militari conclusero che all’epoca i reattori erano troppo grandi.
Le questioni di sicurezza
Il fattore sicurezza rimane senza dubbio quello più importante, e le sfide tecniche, in particolar modo nelle missioni all’estero, sono tante: mantenere il combustibile radioattivo sicuro e operativo in condizioni di guerra; evitare che il materiale nucleare cada nelle mani di gruppi terroristici; far capire appieno ai comandanti sul campo la pericolosità delle conseguenze derivanti da errori di calcolo. Inoltre, i paesi esteri potrebbero rifiutarsi di ospitare un reattore nucleare nei propri territori.
I vantaggi derivati dallo sviluppo dei microreattori
I microreattori ridurrebbero significativamente la necessità di investimenti in costose infrastrutture energetiche. Nelle applicazioni civili, potrebbero essere facilmente trasferiti per supportare il lavoro durante possibili catastrofi e fornire supporto temporaneo, o a lungo termine, a infrastrutture critiche come gli ospedali e luoghi civili remoti in cui la consegna di elettricità ed energia risulta difficile.
La fase di progettazione ingegneristica di Project Pele continuerà per un massimo di due anni, dopodiché il DoD effettuerà una valutazione sulla fattibilità di un microreattore in grado di soddisfare i requisiti di sicurezza necessari.
