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La Cina sta compiendo passi da gigante nello sviluppo di una nuova generazione di reattori nucleari, con un progetto ambizioso che potrebbe rivoluzionare la gestione delle scorie radioattive e l'approvvigionamento energetico. Si tratta del reattore sottocritico pilotato da acceleratore (ADS, accelerator-driven subcritical systems), una tecnologia innovativa che finora era rimasta confinata ai laboratori di ricerca.
Il cuore di un reattore ADS è la sua capacità di operare in condizioni "sottocritiche", ovvero senza una reazione di fissione autosostenuta. Questa reazione è innescata da un fascio esterno di protoni o altre particelle accelerate a velocità prossime a quella della luce, che colpisce un bersaglio e libera neutroni. Questi neutroni, a loro volta, inducono la fissione del combustibile nucleare.
L'idea dei reattori ADS risale agli anni '80, quando numerosi paesi industrializzati esplorarono il loro potenziale per ridurre drasticamente il volume e la pericolosità delle scorie radioattive a lunga vita. A differenza dei reattori convenzionali, un reattore ADS può "bruciare" queste scorie, trasformandole in elementi più stabili e riducendo il tempo necessario per il loro decadimento da centinaia di migliaia di anni a poche centinaia o migliaia.
Inoltre, i reattori ADS possono utilizzare il torio come combustibile, un elemento molto più abbondante dell'uranio nella crosta terrestre. Questo aspetto è particolarmente interessante per la Cina, che dispone di riserve di uranio limitate e dipende dalle importazioni per soddisfare il suo fabbisogno energetico.
Il progetto cinese, denominato China Initiative Accelerator Driven System (CiADS), è guidato dall'Accademia Cinese delle Scienze, con la partecipazione dell'Istituto di Fisica Moderna e di importanti aziende nucleari statali. I responsabili del progetto sottolineano che questa tecnologia renderà l'energia nucleare "verde, sicura e stabile", garantendo una fonte di energia pulita e affidabile per le future generazioni.
Dal punto di vista tecnico, il CiADS è composto da tre elementi principali: un acceleratore lineare superconduttore di protoni, un bersaglio di spallazione in lega di piombo-bismuto liquido e un reattore sottocritico. L'acceleratore porta i protoni ad alta energia (tra 250 e 500 MeV), che colpiscono il bersaglio e producono un'abbondante quantità di neutroni. Questi neutroni entrano nel reattore sottocritico, dove innescano una reazione di fissione controllata senza il rischio di un aumento incontrollato della potenza.
Il reattore è raffreddato con metallo liquido, una soluzione che consente di mantenere uno spettro di neutroni veloci, ideale per la trasmutazione degli attinidi, i principali responsabili della radioattività a lungo termine delle scorie. I vantaggi principali del CiADS sono la capacità di bruciare l'uranio in modo 100 volte più efficiente rispetto ai reattori tradizionali e di ridurre la vita delle scorie radioattive di migliaia di volte (da centinaia di migliaia di anni a meno di 1000 anni).
Gli attinidi a lunga vita (americio, nettunio, curio) vengono trasformati in isotopi a vita breve grazie allo spettro di neutroni veloci e al flusso esterno di neutroni. Questo permette di utilizzare quasi completamente l'uranio-238 e di riciclare le scorie delle centrali nucleari esistenti, riducendo drasticamente il volume e la pericolosità dei depositi di scorie. La tecnologia rende il ciclo del combustibile nucleare chiuso e sostenibile.
Il progetto è in corso di realizzazione nella provincia del Guangdong, nella città di Huizhou. La potenza termica totale del prototipo è di circa 10 MW (di cui 2,5 MW dall'acceleratore e 7,5 MW dal reattore). La costruzione è iniziata nel 2021, il completamento dell'installazione dell'acceleratore è previsto per il 2026 e il primo avvio del sistema completo è previsto per il 2027. Sarà il primo dimostratore ADS da megawatt al mondo.
Altri paesi, come la Russia, stanno seguendo approcci diversi, utilizzando reattori veloci critici con un ciclo del combustibile chiuso, come il BREST-OD-300 o l'MBIR. Ma questa è un'altra storia.
