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Nuovo consorzio per sviluppare e distribuire a livello globale reattori veloci raffreddati al piombo

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Belgio, Italia e Romania hanno formato un consorzio con la statunitense Westinghouse Electric per sviluppare un piccolo reattore modulare a neutroni veloci raffreddato al piombo (SMR-LFR). Il primo ministro belga Alexander de Croo ha firmato il Memorandum of Understanding (MOU) alla presenza del presidente rumeno Klaus Iohannis, in visita ufficiale a Bruxelles, e dei rappresentanti delle ambasciate italiana e statunitense in Belgio. Le organizzazioni che partecipano al progetto, insieme a Westinghouse, sono: Ansaldo Nucleare e Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile ENEA (Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile); Società rumena per la tecnologia dell'energia atomica RATEN (Regia Autonoma Tehnologii pentru Energia Nucleara); e il centro belga di ricerca nucleare SCK CEN.

“Un anno e mezzo fa, abbiamo preso la decisione strategica di accelerare la nostra transizione energetica… investendo massicciamente nell’energia offshore, nelle infrastrutture per l’idrogeno, ma anche nell’energia nucleare del futuro”, ha affermato de Croo. “Abbiamo deciso di farlo attingendo alle competenze sviluppate in Belgio e stanziando 100 milioni di dollari (106,8 milioni di dollari) per la ricerca e lo sviluppo di piccoli reattori modulari”, ha aggiunto.

L'accordo fornisce la base per i negoziati su un futuro accordo di cooperazione per accelerare lo sviluppo dell'SMR-LFR. “La tecnologia deve essere sviluppata ad un livello che consenta la commercializzazione di reattori che siano più sicuri, economicamente competitivi e contribuiscano alla transizione verso un sistema energetico pulito”, ha osservato l'Ufficio presidenziale della Romania. “La dimostrazione graduale della tecnologia LFR richiederà la costruzione e il funzionamento di strutture di supporto sperimentale e di reattori dimostrativi”, ha affermato l'amministrazione presidenziale.

Il nuovo protocollo d’intesa è solo l’ultima fase della ricerca congiunta, che è in corso da più di 10 anni. Ansaldo Nucleare ha coordinato il progetto ELSY (European Lead cooled SYStem) dell'Euratom sin dal suo avvio nel 2006. L'obiettivo era sviluppare un progetto preconcettuale innovativo di un reattore veloce industriale raffreddato al piombo per la produzione di energia elettrica basato su un ciclo chiuso del combustibile. A seguito del completamento di ELSY (2010), nell'ambito del 7° programma quadro dell'UE, Ansaldo è diventata l'organizzazione principale e coordinatrice del progetto LEADER (Lead-cooled European Advanced DEmonstration Reactor). Il progetto LEADER mirava a sviluppare una progettazione concettuale di un impianto di dimensioni industriali con reattore lead fast (l'LFR europeo – ELFR) e di un dimostratore in scala della tecnologia LFR denominato ALFRED (Advanced Lead Fast Reactor European Demonstrator).

Nel 2019, l'utility rumena Nuclearelectrica ha firmato un protocollo d'intesa con il consorzio Fostering ALfred CONstruction (FALCON) per la cooperazione su ALFRED, la cui costruzione era prevista in Romania. FALCON era stata fondata nel 2013 e comprendeva ENEA e Ansaldo Nucleare, nonché RATEN-ICN della Romania e successivamente CV-Rez. Nel 2017 i consorziati hanno deciso di rinnovare il consorzio, riaffermando i propri obiettivi.

Si prevede che un'unità dimostrativa ALFRED da 300 MWt sarà costruita presso l'impianto RATEN-ICN a Mioveni, vicino a Pitesti, nel sud della Romania, dove un impianto di produzione di combustibile fornisce combustibile per la centrale nucleare rumena di Cernavoda. ALFRED aprirà la strada a un'unità dimostrativa industriale da 300-400 MWe, dotata di sistemi di sicurezza passivi, che utilizzerà combustibile a ossido misto (mox) e funzionerà a temperature di circa 550°C. Il costo totale del progetto è stato stimato a circa 1,0 miliardi di euro.

Ansaldo Nucleare ha guidato la progettazione concettuale di ALFRED nell'ambito del settimo programma quadro Euratom. L'ENEA è stata responsabile della progettazione del nucleo, dello sviluppo tecnologico e delle analisi di sicurezza. Il reattore è stato sviluppato attraverso l'Iniziativa industriale nucleare sostenibile europea (ESNII), come parte del Piano strategico per le tecnologie energetiche dell'UE. ESNII è stata istituita nell’ambito della Piattaforma tecnologica per l’energia nucleare sostenibile, costituita nel 2007.

Nel 2021, il consorzio composto da Ansaldo Nucleare e Reinvent Energy (Romania) si è aggiudicato un contratto del valore di circa 20 milioni di euro per la progettazione, l'approvvigionamento, l'installazione e la messa in servizio dell'impianto sperimentale Advanced Thermo-Hydraulics Experiment for Nuclear Application (ATHENA), una struttura di ricerca per lo sviluppo di reattori raffreddati al piombo. ATHENA sarà costruito presso il centro di ricerca Pitesti di RATEN-ICN e comprenderà un impianto a piscina da 2,21 MWt che ospiterà 880 tonnellate di piombo liquido in un recipiente principale (3 metri di diametro per 10 metri di altezza). Questa struttura ospiterà anche componenti in scala per i test e la dimostrazione della tecnologia dei reattori LFR.

Il consorzio è supportato dall'ENEA e dalla società di ingegneria italiana SRS per la progettazione concettuale ed esecutiva della parte tecnologica, nonché dalle rumene Ispe e Somet (per la progettazione delle opere civili e dell'impianto. Il progetto prevede la realizzazione di un simulatore di nuclei elettrici , una pompa principale e uno scambiatore di calore simile alla disposizione del sistema ALFRED.

Nell'ottobre 2022, Westinghouse e Ansaldo Nucleare hanno firmato un accordo di cooperazione per sviluppare una centrale nucleare di prossima generazione basata sulla tecnologia LFR. Le due società porteranno avanti un progetto comune per massimizzare le sinergie, unire l’esperienza nella progettazione, nei test e nelle licenze e allineare i rispettivi partner e le organizzazioni della catena di fornitura. Westinghouse ha affermato che l'accordo si basa sulle attività di sviluppo già in corso nel Regno Unito, negli Stati Uniti, in Italia e in Romania, dove sono in fase di installazione più di dieci strutture di test all'avanguardia basate sul piombo.

Nel mese di maggio, Ansaldo Nucleare e Westinghouse hanno dichiarato che erano stati completati i test iniziali per il loro progetto LFR presso l'impianto di rimozione termica passiva recentemente costruito presso l'impianto Ansaldo Nuclear a Wolverhampton (Regno Unito). Il lavoro è stato eseguito nell'ambito di un contratto nell'ambito della Fase 2 del programma Advanced Modular Reactor (AMR) parzialmente finanziato dal Dipartimento per le imprese, l'energia e la strategia industriale (BEIS) del governo britannico. Nell'ambito di questo contratto, Ansaldo Nucleare ha guidato la progettazione, l'acquisto, l'installazione e la messa in servizio di due impianti sperimentali: il Versatile Loop Facility (VLF) e il Passive Heat Removal Facility (PHRF), che raccoglieranno dati sperimentali a supporto dello sviluppo accelerato della tecnologia LFR.

L’investimento del governo britannico di 10 milioni di sterline (12,5 milioni di dollari) consentirà a Westinghouse di testare la fattibilità dei principali materiali, sistemi e componenti LFR. Il VLF metterà alla prova un simulatore di fasci di spilli di combustibile, uno scambiatore di calore compatto e una pompa del liquido di raffreddamento, simili a quelli che verranno installati nel sistema di raffreddamento del reattore. Il PHRF caratterizzerà il sistema di rimozione del calore da decadimento passivo del LFR di Westinghouse, producendo dati sperimentali per la qualificazione di codici informatici dedicati alla valutazione delle prestazioni.

L'anno scorso, il governo belga ha affidato al SCK CEN il compito di identificare gli SMR innovativi, nonché la ricerca di partner idonei per sviluppare SMR veloci raffreddati al piombo. La collaborazione appena istituita ha delineato una via da seguire, basata su un approccio graduale attraverso fasi dimostrative. Si inizierà con un piccolo reattore per dimostrare gli aspetti tecnologici e ingegneristici dell’SMR-LFR commerciale presso il sito Mol di SCK CEN in Belgio entro il 2035-2040.

Nel frattempo, il gruppo lavorerà alla prossima fase di sviluppo, ovvero la costruzione di ALFRED a Pitești, concentrandosi sulla fattibilità tecnica ed economica dei futuri SMR commerciali. Ciò consentirà di sfruttare e ampliare il lavoro svolto negli ultimi 10 anni per raggiungere questo obiettivo da Ansaldo Nucleare, ENEA e RATEN all'interno del consorzio FALCON. Il progetto Lead-cooled Fast Reactor sviluppato da Westinghouse sarà il punto di partenza di questo progetto, finalizzato alla sua commercializzazione globale. L'accordo siglato da SCK CEN con Ansaldo Nucleare, ENEA, RATEN e Westinghouse rappresenta “la prima pietra miliare di questa strategia, una solida base su cui continueremo a costruire”, ha affermato Alexander De Croo.

Attualmente tutti questi progetti sono ancora in fase concettuale e di progettazione e i test si svolgono solo su componenti non nucleari. Ad oggi, gli unici reattori veloci raffreddati con metallo liquido funzionanti si trovano in Russia e utilizzano il sodio come refrigerante. La Russia sta inoltre costruendo il primo piccolo reattore modulare al mondo raffreddato al piombo (Brest-OD-300) a Seversk come parte di una struttura per dimostrare un ciclo chiuso del combustibile in loco, inclusa la nuova fabbricazione di combustibile. Questo reattore, basato su decenni di complessa ricerca e sviluppo e sostenuto dall’intera industria nucleare russa, dovrebbe entrare in funzione nel 2029.


Immagine: firma del protocollo d'intesa (per gentile concessione di SCK-CEN)


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