Nel 2009, Simon Irish, un gestore degli investimenti con sede a New York, ha scoperto un modo che credeva potesse cambiare il mondo. Gli irlandesi hanno capito che i paesi di tutto il mondo avevano bisogno di un numero colossale di progetti di energia pulita per sostituire le loro infrastrutture con combustibili fossili, oltre a fornire energia sufficiente per soddisfare la domanda da Cina, India e altri paesi in rapida crescita. Ha capito che le sole risorse rinnovabili, che dipendono dalla brezza e dal bagliore del sole, non sarebbero sufficienti. E sapeva anche che l'energia nucleare, l'unica forma di energia pulita esistente in grado di colmare le lacune, era troppo costosa per competere con petrolio e gas.
Ma poi, in una conferenza nel 2011, ha incontrato un ingegnere con un design innovativo per un reattore nucleare raffreddato a sale fuso. Se funzionasse, pensava irlandese, non solo risolverebbe il problema dell'invecchiamento dell'energia nucleare, ma fornirebbe un percorso realistico per eliminare i combustibili fossili.
E poi si è posto la domanda: "È possibile sviluppare reattori migliori di quelli di 60 anni fa?" La risposta è stata: "Assolutamente".
È possibile costruire un reattore nucleare domestico?
Irish era così convinto che questo nuovo reattore sarebbe stato un grande investimento che vi dedicò tutta la sua carriera. Quasi dieci anni dopo, Irish divenne CEO della Terrestrial Energy con sede a New York. Una società che prevede di costruire un reattore a sali fusi entro il 2030.
Terrestrial non è il solo a farlo. Dozzine di start-up nucleari stanno spuntando qua e là, tutte dedicate a risolvere problemi nucleari noti: scorie radioattive, emissioni, proliferazione di armi e costi elevati.
Reattori che inceneriscono scorie nucleari. Reattori progettati per distruggere gli isotopi che possono essere utilizzati nelle armi. Piccoli reattori che potrebbero essere costruiti a buon mercato nelle fabbriche. Ci sono tante idee.
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L'ex ministro dell'Energia Ernest Monitz, consigliere di Terrestrial, pensa che stia accadendo qualcosa di nuovo. "Non ho mai visto una tale innovazione in questo segmento", dice. "È davvero interessante."
Altri reattori, come il reattore raffreddato a sale progettato da Terrestrial, vengono raffreddati automaticamente se diventano troppo caldi. L'acqua scorre attraverso i reattori convenzionali, proteggendoli dal surriscaldamento, ma se qualcosa arresta questo flusso - ad esempio il terremoto e lo tsunami a Fukushima - l'acqua se ne andrà, senza lasciare nulla per fermare lo scioglimento.
A differenza dell'acqua, il sale non bolle, quindi anche se gli operatori chiudono i sistemi di sicurezza e se ne vanno, il sale continuerà a raffreddare il sistema, afferma Irish. Il sale si riscalda e si espande, allontanando gli atomi di uranio e rallentando la reazione (più sono lontani gli atomi danneggiati, meno è probabile che un neutrone di passaggio li separi, innescando la successiva catena di reazioni).
"È come una casseruola sul fornello che sta cuocendo la pasta", dice Irish. Non importa quanto sia calda la tua stufa, la pasta non sarà mai più calda di 100 gradi Celsius, a meno che l'acqua non evapori. Finché è presente, l'acqua circola e dissipa il calore. Tuttavia, se sostituisci l'acqua con sale liquido, dovrai riscaldare il tutto fino a 1000 gradi Celsius prima che il refrigerante inizi ad evaporare.
Tutto questo può sembrare fantasia, ma è la realtà. La Russia produce elettricità da un reattore avanzato che brucia scorie radioattive dal 2016. La Cina ha costruito un reattore "a ghiaia" che blocca gli elementi radioattivi all'interno delle sfere di grafite.
Nel 2015, per monitorare le start-up ei progetti del settore pubblico che cercavano di estrarre energia a basse emissioni di carbonio utilizzando un processo nucleare sicuro, economico e pulito, il think tank della Terza Via ha iniziato a mappare tutti i progetti nucleari avanzati negli Stati Uniti. C'erano 48 punti sulla mappa allora, e ora ce ne sono 75, e si sono diffusi come locuste.
"In termini di numero di progetti, numero di persone che vi lavorano e importo dei finanziamenti privati, non c'è niente che possa essere paragonato senza tornare agli anni '60", ha detto Ryan Fitzpatrick, che lavora sull'energia pulita alla Third Way.
Ai tempi in cui Walt Disney produceva il film Our Friend The Atom, che promuoveva l'energia nucleare, quando la nozione futuristica di elettricità "troppo a buon mercato da misurare" sembrava plausibile, gli ingegneri elettrici progettavano di costruire centinaia di reattori negli Stati Uniti.
Perché sta succedendo tutto questo proprio ora? Dopotutto, gli scienziati hanno lavorato su tipi alternativi di reattori dall'inizio della Guerra Fredda, ma non sono stati completamente impiegati. La storia dei reattori avanzati è disseminata di cadaveri di tentativi falliti. Il reattore raffreddato a sale fu lanciato con successo per la prima volta nel 1954, ma gli Stati Uniti decisero di specializzarsi in reattori raffreddati ad acqua ed eliminare altri progetti.
Ma qualcosa di fondamentale è cambiato: in precedenza, non c'era motivo per un'azienda nucleare di richiedere miliardi di dollari per un nuovo progetto come parte del processo di regolamentazione federale, poiché i reattori nucleari convenzionali erano redditizi. Non è più così.
"Per la prima volta in mezzo secolo, gli operatori nucleari in carica sono in difficoltà finanziarie", afferma Irish.
Recentemente, gli Stati Uniti hanno scommesso sui reattori convenzionali raffreddati ad acqua e non stanno giocando bene. Nel 2012, South Carolina Electric & Gas ha ricevuto il permesso di costruire due enormi reattori convenzionali per produrre 2.200 MW di potenza, sufficiente per alimentare 1,8 milioni di case, e ha promesso che sarebbero stati operativi nel 2018. Pagando le bollette dell'elettricità, le persone hanno visto crescere del 18%, il che, ovviamente, ha portato a ritardi nella costruzione dei reattori. Dopo aver drenato $ 9 miliardi nel progetto, le utility si sono arrese.
Storie simili si svolgono all'estero. In Finlandia, la costruzione di un nuovo reattore presso la centrale elettrica di Olkiluoto è in ritardo di otto anni e di 6,5 miliardi di dollari rispetto al budget.
In risposta, queste startup nucleari stanno sviluppando le loro attività per evitare orribili sforamenti dei costi. Molti di loro hanno in programma di costruire particelle di reattore standardizzate in una fabbrica e poi assemblarle insieme come LEGO in un cantiere. "Se puoi spostare la costruzione in una fabbrica, puoi ridurre significativamente i costi", afferma Parsons.
I nuovi reattori potrebbero anche ridurre i costi se fossero sicuri. I reattori convenzionali hanno un enorme rischio di rottura della fusione, principalmente perché sono progettati per i sottomarini. Raffreddare un reattore con acqua mentre si è su un sottomarino è abbastanza facile, ma quando il reattore è a terra, devi pompare acqua al suo interno per raffreddarlo. “E questo sistema di pompaggio non dovrebbe mai e poi mai guastarsi, altrimenti otterrai Fukushima. Abbiamo bisogno di un sistema di sicurezza per un sistema di sicurezza, ridondanza rispetto a ridondanza.
Oklo, una startup della Silicon Valley, ha basato il progetto del suo reattore su un prototipo che non è soggetto a degrado. "Quando gli ingegneri hanno spento tutti i sistemi di raffreddamento, si è raffreddato da solo e poi ha iniziato a eseguire il backup, dopodiché ha funzionato bene", afferma Caroline Cochran, co-fondatrice di Oklo. Se questi reattori più sicuri non hanno bisogno di tutti quei sistemi di raffreddamento di riserva e cupole di cemento, le aziende possono costruire centrali elettriche molto più economiche.
La tecnologia spesso fallisce per molto tempo prima di riuscire: sono passati 45 anni da quando la prima lampadina è stata introdotta al brevetto di Thomas Edison per una lampada a incandescenza. Possono volerci decenni prima che gli ingegneri diano forma a un'idea. Ad alcuni sembra che tutte le idee della tecnologia nucleare avanzata siano state sperimentate in passato. "Ma la scienza è andata avanti", dicono gli scienziati. “Hai materiali molto migliori rispetto a pochi decenni fa. È probabile che funzionerà ".
Un recente studio del progetto no profit Energy Innovation Reform stima che l'ultimo lotto di startup nucleari può fornire elettricità per $ 36-90 per megawattora. Qualsiasi centrale elettrica che funziona a gas naturale vende elettricità per $ 42-78 per megawattora.
Nella migliore delle ipotesi, le centrali nucleari possono diventare ancora più economiche. Ci sono previsioni
Matthew Bunn, esperto nucleare di Harvard, afferma che se l'energia nucleare gioca un ruolo nella lotta contro il cambiamento climatico, le startup nucleari all'avanguardia cresceranno inevitabilmente e rapidamente. "Per fornire un decimo dell'energia pulita di cui abbiamo bisogno entro il 2050, dovremo aggiungere 30 gigawatt alla rete ogni anno", afferma.
Ciò significa che il mondo dovrà costruire 10 volte più energia nucleare di quanto non fosse prima del disastro di Fukushima nel 2011. È davvero vero?
"Penso che dovremmo provare - anche se non sono un ottimista", dice Bunn, sottolineando che il ritmo con cui avremo bisogno di costruire tecnologie solari ed eoliche per la produzione di energia per allontanarsi dai combustibili fossili è altrettanto difficile.
Rimangono grandi barriere sulla strada per una rinascita nucleare. Ci vorranno anni per testare i prototipi e ottenere l'approvazione del governo in qualsiasi paese.
"Alla fine, su un pianeta di 10 miliardi di persone, qualsiasi quantità di energia economica e sicura - sia essa proveniente dalla fusione nucleare o dalla fissione - troverà impiego".
Ilya Khel
