Un reattore nucleare che brucia il torio, un materiale abbondante in Cina, presenta numerosi vantaggi rispetto ai reattori all’uranio, tra cui la sicurezza e una migliore efficienza del carburante.
L’ente cinese per la sicurezza nucleare ha autorizzato l’uso del primo reattore al torio, segnando una pietra miliare per il settore energetico del paese nella ricerca di tecnologie più avanzate, più sicure ed economiche, come annunciato dal South China Morning Post. L’impianto pilota da 2 megawatt si trova nel deserto del Gobi nella provincia di Gansu ed è gestito dall’Istituto di fisica applicata di Shanghai dell’Accademia cinese delle scienze. Il permesso, rilasciato dalla National Nuclear Security Administration il 7 giugno, autorizza lo Shanghai Institute a far funzionare il reattore per 10 anni e ad iniziare le operazioni di test. L’istituzione sarà inoltre responsabile della sicurezza del reattore e dell’applicazione di tutte le leggi, i regolamenti e gli standard tecnici pertinenti. L’impianto utilizzerà l’isotopo naturale torio-232, un elemento debolmente radioattivo che non può fissiarsi, ma quando irradiato in un reattore assorbe neutroni per formare uranio-233, un materiale fissile che genera calore.
La Cina sviluppa reattore nucleare al torio: ‘Elemento che può soddisfare il fabbisogno per 20.000 anni’
I reattori nucleari al torio utilizzano combustibili liquidi, generalmente sali fusi, sia per il combustibile che per il refrigerante. Questo tipo di reattori offre diversi potenziali vantaggi rispetto ai tradizionali reattori all’uranio, tra cui una maggiore sicurezza, meno rifiuti e una maggiore efficienza del carburante. Il torio è anche una risorsa più abbondante rispetto all’uranio e la Cina ha riserve significative di torio. Il volume esatto di tali riserve non è stato reso pubblico, ma si stima che sia sufficiente a soddisfare il fabbisogno energetico totale del paese per più di 20.000 anni. Sebbene il progetto, a giudicare dalle parole degli esperti, sia molto simile al reattore nucleare sperimentale a sale liquido degli anni ’60 presso l’American Oak Ridge National Laboratory, successivamente chiuso, i cinesi hanno apportato notevoli tecnologie innovative al suo sviluppo. Un reattore cinese sperimentale a sale liquido genererà solo due megawatt di potenza termica (e ancora meno energia elettrica) e diventerà un sito di prova per studiare materiali, mezzi e radioattività in tutte le fasi del funzionamento del reattore.
Lo chiamavano il ‘mostro atomico‘. In tutto il pianeta non è mai esistito un generatore di energia così grande e così efficiente: pareti ad angolo inclinato, isolamento per i residui nucleari e il miglior sistema di raffreddamento che l’ingegneria abbia mai potuto sviluppare. Ma questo reattore nucleare è vecchio di due miliardi di anni.
Il reattore nucleare della Repubblica del Gabon ha una struttura talmente ben progettata che avrebbe potuto funzionare per sempre. C’è chi dice che sia appartenuto a un’antica civiltà super avanzata, citando la suggestiva teoria che vede la storia umana come un susseguirsi di estinzioni di massa e ritorno della civiltà. Dopo il periodo della ‘grande distruzione’, molte civiltà successive avrebbero provato ad approfittare dei resti del ‘mostro’, per ritornare ai tempi di gloria.
Nel corso degli anni, la struttura del reattore originale potrebbe essere divenuta troppo traballante e il sistema di riciclaggio dell’uranio potrebbe aver smesso di funzionare. Alla fine, con il passare dei millenni, le pareti e i canali di raffreddamento, arrugginiti, avrebbero finito per confondersi con la montagna che un tempo li aveva ospitati. Miliardi di anni dopo, l’unico resto di quel possibile sito ‘tecnologico’ era l’uranio impoverito: il resto del reattore era irriconoscibile.
Questo scenario fittizio potrebbe non esser molto lontano da quello reale, se teniamo in considerazione che per molti scienziati l’esistenza del ‘reattore nucleare del Gabon’ ‒ un gigantesco deposito di uranio scoperto in Africa nei primi anni 70 ‒ è un fenomeno che non si sarebbe mai potuto verificare naturalmente. Con un’età approssimativa di due miliardi di anni, le miniere di Oklo, nella Repubblica del Gabon, sono state scoperte quando i tecnici di una società francese si sono accorti che l’uranio del luogo era già stato estratto e utilizzato.
Dopo aver analizzato i campioni della miniera, i tecnici della Centrale Nucleare di Tricastin si sono resi conto che il minerale non poteva essere utilizzato a fini industriali. Sospettando una possibile frode da parte della società che lo esportava, i responsabili della centrale di Tricastin hanno deciso di indagare sul motivo per cui, mentre i normali campioni di uranio possedevano circa lo 0,7 per cento di materiale utilizzabile, quelli di Oklo ne avevano solo lo 0,3 per cento. Una volta confermato che il materiale era quel che rimaneva di una vecchia reazione nucleare, i ricercatori di tutto il mondo sono accorsi sul luogo per studiare il fenomeno.
Dopo approfondite analisi chimiche e geologiche, la comunità scientifica arriva a una sorprendente conclusione unanime: la miniera di uranio del Gabon era stata un reattore di 35 mila chilometri quadrati, entrato in funzione 2 miliardi di anni fa e rimasta funzionante per 500 mila anni.
Queste enormi cifre hanno spinto molti specialisti a impegnarsi per trovare una spiegazione plausibile. Ma ancora oggi il caso del Gabon suscita gli stessi e scomodi interrogativi di quaranta anni fa. Cosa o chi aveva usato il nucleare prima che qualsiasi civiltà mettesse piede sulla Terra? Come riuscirono a progettare un complesso di reattori così grandi? Come hanno potuto mantenerlo in funzione per cosi tanto tempo?
LA SPIEGAZIONE IMPROBABILE
Nel tentativo di spiegare l’origine del reattore, gli scienziati si sono rivolti a una vecchia teoria del chimico giapponese Kazuo Kuroda, che anni prima era stato ridicolizzato dopo averla divulgata.
Kuroda aveva sostenuto che una reazione nucleare potesse aver luogo anche senza l’intervento dell’uomo, se esistevano in natura un certo numero di condizioni essenziali: un deposito di uranio della giusta dimensione, un minerale con un’alta percentuale di uranio fissile, un elemento che agisse come moderatore, e l’assenza di particelle disciolte, poiché ostacolano la reazione.
Nonostante ben tre di queste condizioni fossero altamente improbabili, ancora più difficile da spiegare era come una reazione nucleare naturale potesse essersi mantenuta in equilibrio senza che il nucleo di uranio scomparisse o si fondesse durante un periodo stimato di 500 mila anni. Per questo motivo, gli scienziati hanno aggiunto all’ipotesi di Kuroda un ultimo fattore: un sistema geologico casuale che permetteva l’entrata di acqua nei depositi e l’uscita del vapore di reazione.
Si stima che milioni di anni fa, la percentuale di uranio fissile presente in natura fosse molto più alta (circa il 3 per cento del minerale), un fatto chiave perché la supposta reazione potesse avvenire. In base a questo fattore, gli scienziati proposero che ogni tre ore i depositi di uranio potevano essersi attivati spontaneamente quando venivano inondati dall’acqua filtrata dalle fessure, generando calore e raffreddandosi, quando l’acqua, che funzionava da moderatore, evaporava completamente.
Tuttavia, secondo la teoria di Kuroda, l’acqua doveva avere una buona percentuale di deuterio (acqua pesante), e doveva essere priva di qualsiasi particella che potesse impedire ai neutroni di innescare la reazione. Poteva l’acqua filtrata dalla rocce avere caratteristiche così eccezionali? Potrebbe esistere in natura un liquido che anche oggi richiede un così elaborato processo produttivo?
INGEGNERIA ESTREMA
Dopo una serie di analisi geologiche, i ricercatori hanno scoperto che il reattore di Oklo conservava ancora un’ultima sorpresa: i ‘depositi’ dei rifiuti erano disposti in una maniera tale da far rilevare ancora radioattività nella miniera, nonostante fossero passati milioni di anni. Infatti, è stato stimato che l’impatto termico di quei reattori a Oklo non superasse il raggio d’azione di 40 metri. Gli scienziati riconoscono l’impossibilità di emulare un sistema di smaltimento così efficiente, e il reattore ancora viene studiato al fine di progettare nuove tecnologie basate sulla sua struttura.
In poche parole, il reattore gigante nel Gabon era progettato meglio di qualsiasi altro reattore moderno.
Pertanto, anche se la teoria dei ‘reattori naturali’ è oggi la più diffusa a livello accademico, sul sito di Oklo molte domande devono ancora ricevere una risposta. Perché l’uranio è stato rinvenuto in depositi ben definiti e non sparsi in tutto il territorio? Può una reazione avvenire spontaneamente e in forma indipendente in venti luoghi distinti di tutto il giacimento? Perché questo fenomeno è accaduto esclusivamente in Africa e non anche in altre parti del mondo? Possono le pareti di una miniera formare casualmente un disegno tale che non permetta alla radioattività di fuoriuscire? Ma soprattutto, che cosa è accaduto esattamente in Gabon due miliardi di anni fa?
