🧵 ADVANCED NUCLEAR REACTORS
Esistono? Sono fatti di carta? Possono aiutare a decarbonizzare? In che tempi?
Rispondiamo a queste domande facendo chiarezza sulla terminologia con una panoramica dei tipi di reattori, design, progetti pilota e prospettive di commercializzazione /1
Esistono? Sono fatti di carta? Possono aiutare a decarbonizzare? In che tempi?
Rispondiamo a queste domande facendo chiarezza sulla terminologia con una panoramica dei tipi di reattori, design, progetti pilota e prospettive di commercializzazione /1
Partiamo dai reattori convenzionali: comprendono ~95% della flotta operativa, utilizzano l'acqua come moderatore & refrigerante e/o mezzo di trasferimento del calore, i design più comuni sono PWRs (a pressione, EPR🇫🇷) BWRs (ebollizione, ABWR🇯🇵) e PHWRs (acqua pesante, CANDU🇨🇦) /2
REATTORI RAFFREDDATI AD ACQUA
Generalmente chiamati SMRs, sebbene questo termine descriva ridotta potenza del reattore (<300MWe) e numerosi moduli standardizzati (non la tecnologia), i vantaggi sono maggiore sicurezza passiva ed esperienza operativa & supply-chain consolidate /3
Generalmente chiamati SMRs, sebbene questo termine descriva ridotta potenza del reattore (<300MWe) e numerosi moduli standardizzati (non la tecnologia), i vantaggi sono maggiore sicurezza passiva ed esperienza operativa & supply-chain consolidate /3
BWRX-300, NuScale Power Module e SMR-160 rientrano in questa categoria: potrebbero sembrare meno appetibili perché 'meno innovativi', ma mentre tecnologie più avanzate lottano per ottenere progetti pilota i primi 2 design ne hanno uno o più certi e vari accordi di esplorazione /4
REATTORI DI IV GEN
Reattori raffreddati ad acqua sono 'termici', mentre più reattori avanzati sono "veloci": i neutroni non sono rallentati, hanno più energia e probabilità di fissione; per spiegazioni dettagliate consiglio questo e altri articoli di ⬇️ /5
Reattori raffreddati ad acqua sono 'termici', mentre più reattori avanzati sono "veloci": i neutroni non sono rallentati, hanno più energia e probabilità di fissione; per spiegazioni dettagliate consiglio questo e altri articoli di ⬇️ /5
Molti design richiederanno HALEU (non un ostacolo tecnologico ma un collo di bottiglia, necessaria volontà politica), alcuni TRISO (piccoli chicchi di uranio circondati da strati concentrici di carbonio e materiali ceramici che non fondono nel reattore) /6
Questi reattori sono attraenti per caratteristiche intrinseche di sicurezza, maggiore flessibilità operativa, produzione di calore a temperature più elevate, migliore proposta di valore del ciclo del combustibile (maggiore uranio utilizzato, 'consumo' di attinidi, meno scorie) /7
REATTORI RAFFREDDATI A SALE E SODIO
Utilizzano sale fuso o metalli liquidi come mezzo di trasferimento del calore, poiché quando riscaldati non si espandono quanto l'acqua: i reattori operano a temperature più elevate ➡️ generazione⚡ più efficiente, maggiore kWh/BTU prodotto /8
Utilizzano sale fuso o metalli liquidi come mezzo di trasferimento del calore, poiché quando riscaldati non si espandono quanto l'acqua: i reattori operano a temperature più elevate ➡️ generazione⚡ più efficiente, maggiore kWh/BTU prodotto /8
FHR di Kairos Power e MCFR di TerraPower stanno per costruire reattori non di potenza per esperimenti di prova a Oak Ridge e Idaho National Laboratory
SFRs Natrium e ACR-100 sono invece già imbarcati in progetti pilota, con completamento entro il 2030 /9
SFRs Natrium e ACR-100 sono invece già imbarcati in progetti pilota, con completamento entro il 2030 /9
REATTORI AD ALTA TEMPERATURA RAFFREDDATI A GAS
Termici (moderatore grafite pura, carburante TRISO) o veloci, il refrigerante è un gas inerte che non reagisce con o deteriora altri materiali (tipicamente elio): producono vapore a più alta temperatura, e per varie applicazioni /10
Termici (moderatore grafite pura, carburante TRISO) o veloci, il refrigerante è un gas inerte che non reagisce con o deteriora altri materiali (tipicamente elio): producono vapore a più alta temperatura, e per varie applicazioni /10
X-energy ha annunciato un impianto di fabbricazione TRISO ad Oak Ridge, e costruirà il primo reattore Xe-100 entro il 2028
Design veloce di General Atomics e termico di Framatome si concentrano sull'espansione della produzione industriale sostenibile, ma commerciali post-2035 /11
Design veloce di General Atomics e termico di Framatome si concentrano sull'espansione della produzione industriale sostenibile, ma commerciali post-2035 /11
MICRO-REATTORI
Molti design di IV generazione offrono un prodotto base di piccole dimensioni e modulare, con la possibilità di scalare potenza del reattore o taglia dell'impianto: al contrario, i micro-reattori rappresentano una categoria separata con potenza fino a 10-20MWe /12
Molti design di IV generazione offrono un prodotto base di piccole dimensioni e modulare, con la possibilità di scalare potenza del reattore o taglia dell'impianto: al contrario, i micro-reattori rappresentano una categoria separata con potenza fino a 10-20MWe /12
Possono essere utili per comunità remote e/o minerarie con poco supporto di rete, e come backup durante risposta alle emergenze; offrono migliore sicurezza e operatività passiva, trasportabilità & velocità di installazione, maggiore capacità di utilizzare il calore residuo /13
Spiccano 2 design: Oklo ha un permesso di utilizzo dall'Idaho National Laboratory per il primo reattore entro il 2025, Ultra Safe Nuclear Corp dovrebbe completare i primi due progetti entro il 2026 (test e ricerca presso IUIC, pilota commerciale presso Chalk River in Ontario) /14
PROGRAMMA DI DIMOSTRAZIONE DEI REATTORI AVANZATI
ARDP di @ENERGY ha reso possibile accelerare lo sviluppo della prossima generazione di tecnologie nucleari: 10 design stanno procedendo con il programma, inclusi in diverse strutture di premiazione a seconda delle prospettive /15
ARDP di @ENERGY ha reso possibile accelerare lo sviluppo della prossima generazione di tecnologie nucleari: 10 design stanno procedendo con il programma, inclusi in diverse strutture di premiazione a seconda delle prospettive /15
Sono stati selezionati 2 design con finanziamento 50/50 per reattori che saranno testati, autorizzati, costruiti e messi in funzione entro 5-7 anni dall'Infrastrucutre Investment and Jobs Act firmato a fine 2021: Natrium di Terrapower e Xe-100 sono ora interamente finanziati /16
5 design riceveranno finanziamenti sostanziali per "riduzione del rischio" (risolvere questioni tecniche, operative e normative per una dimostrazione futura): SMR-160 di Holtec, MCFR di TerraPower con Southern Company, FHR di Kairos Power, eVinci di Westinghouse, BANR di BWXT /17
I rimanenti 3 hanno ricevuto finanziamenti per "sviluppo del concetto", ovvero tecnologie più innovative o con minore esperienza: una versione sismicamente isolata dell'ACR-100 di ARC Clean Energy, FMR di General Atomics, Horizontal Compact HTGR di Boston Atomics con MIT /18
In 🇪🇺 ci sono due design di reattori avanzati raffreddati ad acqua: Nuward-SMR di EDF (costruzione di una dimostrazione nel 2030 potrebbe essere accelerata) e Rolls-Royce SMR
Esiste anche un MSR con un concetto di impianto innovativo della startup danese Seaborb Technologies /19
Esiste anche un MSR con un concetto di impianto innovativo della startup danese Seaborb Technologies /19
La 🇷🇺 ha vantaggi strategici nei reattori avanzati:
- terzo design SFRs (BN-1200) da essere costruito a Beloyarsk NPP entro il 2035
- sviluppo LFRs con dimostrazione BREST-300 operativo nel 2026
- esperienza per mercato SMR grazie alla serie RITM-200 /20
- terzo design SFRs (BN-1200) da essere costruito a Beloyarsk NPP entro il 2035
- sviluppo LFRs con dimostrazione BREST-300 operativo nel 2026
- esperienza per mercato SMR grazie alla serie RITM-200 /20
La 🇨🇳 sta sviluppando il proprio design di SFRs (CFR600, 2 unità dovrebbero entrare in funzione nel 2023 e 2026), il progetto pilota dell'HTR-PM per applicazioni industriali ha raggiunto la piena potenza a fine 2022, e il primo SMR sarà connesso alla rete nel 2026 (ACP100) /21
Menzioni degne di nota possono essere il prototipo FBR dell'India che dovrebbe essere completato nel 2024, e i due design paralleli di SMR raffreddati ad acqua della Corea del Sud (BANDI-60S e SMART, che tuttavia sono in precedenti fasi di sviluppo rispetto ai competitori) /22
THAT'S A WRAP! I reattori avanzati offrono opportunità fenomenali, ma non dovremmo mettere tutte le nostre uova nello stesso paniere o rinnegare grandi reattori raffreddati ad acqua di terza generazione, che possono ancora essere più che utili per la decarbonizzazione /FINE
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