SMR, AMR e MMR, quale forma potrebbe assumere il nucleare del futuro?

Quali sono le differenze tra SMR, AMR e MMR?

Il panorama del nucleare evolve con l’emergere di reattori di dimensioni più piccole e più modulari. Queste nuove tecnologie, chiamate SMR (Small Modular Reactor), AMR (Advanced Modular Reactor) e MMR (Micro Modular Reactor), mirano a offrire una produzione di energia più flessibile e più sicura rispetto ai grandi reattori tradizionali come l’EPR (European Pressurized Reactor).

L’EPR: richiamo sul reattore “convenzionale”

L’EPR (European Pressurized Reactor) è un reattore di terza generazione funzionante ad acqua pressurizzata, ottimizzato per offrire migliori prestazioni. Con una potenza di circa 1600 MWe¹MWE si riferisce alla potenza elettrica di uscita, effettivamente erogata sulla rete elettrica (CEA), rappresenta il culmine dei reattori convenzionali sviluppati dalla fine degli anni ’80. Nel corso delle generazioni, i reattori guadagnano in performance, con progressi notevoli in sicurezza, efficienza del combustibile e riduzione dei rifiuti. Un esempio emblematico in Francia è l’EPR di Flamanville (e ciò nonostante qualche ritardo nella costruzione…!), gli altri EPR presenti in Francia essendo di seconda generazione.

Gli SMR: reattori modulari e controllati

I Small Modular Reactors (SMR) mostrano una potenza compresa tra 50 e 300 MWe e si basano su tecnologie di terza generazione. Sono progettati per essere modulari, permettendo una fabbricazione in fabbrica e un’installazione più rapida. Alcuni progetti sono già in fase di prova o in corso di installazione, come il progetto Nuward in Francia portato avanti da EDF e un insieme di partner.

Gli AMR: una nuova generazione di reattori avanzati

Gli Advanced Modular Reactors (AMR), sebbene di dimensioni simili agli SMR (50-300 MWe), utilizzano tecnologie di quarta generazione, integrando diverse soluzioni innovative (reattori a sali fusi, alta temperatura, ecc.). Questi reattori sono ancora in fase di sviluppo, con progetti come Newcleo in Francia che esplora concetti più avanzati e promettenti.

Gli MMR: verso reattori ancora più compatti

Infine, i Micro Modular Reactors (MMR) sono reattori di potenza molto bassa, tra 1 e 20 MWe, adatti a bisogni specifici di siti isolati o industriali. Combinano tecnologie di terza e quarta generazione e sono ancora in fase di sviluppo. Un esempio notevole è il MMR Energy System sviluppato negli Stati Uniti da Ultra Safe Nuclear.

Con quali obiettivi impiegarli?

La crescita dei piccoli reattori nucleari (SMR, AMR e MMR) si basa innanzitutto sulla loro capacità di produrre energia a basse emissioni di carbonio, con applicazioni varie adattate ai bisogni dei territori e delle industrie.

Produrre elettricità a basse emissioni di carbonio: L’obiettivo principale di questi reattori è fornire elettricità decarbonizzata per sostituire le energie fossili. Questa soluzione è particolarmente adatta ai territori isolati e alle industrie ad alto consumo elettrico. Applicazione giudicata prioritaria, potrebbe accelerare la transizione energetica in molte regioni.

Produrre calore decarbonizzato: Gli SMR e gli AMR possono anche generare calore per le reti urbane o le industrie ad alto fabbisogno termico (siderurgia, chimica, ecc.). Questa alternativa permetterebbe di ridurre la dipendenza dalle energie fossili nei settori che necessitano di alte temperature, una prospettiva in fase di sviluppo.

Produrre idrogeno decarbonizzato: L’idrogeno è un vettore energetico chiave per la transizione ecologica. Grazie alla loro produzione continua di elettricità, questi reattori potrebbero alimentare elettrolizzatori per fornire idrogeno pulito alle industrie ad alto consumo energetico. Sebbene tecnicamente possibile, questa applicazione è ancora in fase di studio.

Desalinizzare l’acqua di mare: In alcune regioni del mondo dove l’accesso all’acqua potabile è limitato, i piccoli reattori potrebbero svolgere un ruolo cruciale alimentando unità di desalinizzazione. Questa soluzione sarebbe particolarmente benefica per le popolazioni a rischio per la scarsità d’acqua, ma anche in questo caso l’applicazione è ancora in fase di studio.

Decarbonizzare i trasporti: Infine, sebbene più lontana nel tempo, un’altra ambizione sarebbe utilizzare l’energia nucleare per alimentare i trasporti terrestri, marittimi e aerei. Questa prospettiva richiederebbe progressi tecnologici importanti e infrastrutture adeguate, spiegandone la fattibilità a lungo termine.

Sfide all’altezza del loro potenziale

Le grandi sfide: al lancio

Nonostante i vantaggi offerti dai piccoli reattori nucleari, restano diverse sfide da affrontare prima del loro dispiegamento su larga scala. Queste sfide riguardano in particolare la redditività, l’accesso all’acqua e a manodopera qualificata, e l’accettabilità.

• Redditività: Per essere economicamente sostenibili, questi reattori richiedono una vera economia di scala che solo una produzione in serie potrebbe garantire per assicurare la loro redditività. Inoltre, la complessità amministrativa e le restrizioni normative possono frenare l’entusiasmo degli investitori. Per esempio, l’installazione di un reattore richiede un contenimento, un obbligo la cui pertinenza per AMR e SMR è discussa. Attualmente questa esigenza rimane in vigore, aumentando considerevolmente i costi e influenzando la redditività del progetto.
• Accesso all’acqua: La diminuzione delle risorse idriche disponibili potrebbe influenzare l’installazione e il funzionamento degli impianti nucleari.
• Accesso a manodopera qualificata: Si osserva una diminuzione del 30% in 40 anni del numero di aziende accreditate alla manipolazione del nucleare, il che potrebbe rallentare lo sviluppo e la manutenzione delle infrastrutture.
• Accettabilità: L’energia nucleare rimane un argomento controverso, che può rallentarne l’adozione da parte del grande pubblico e dei decisori politici.

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Le grandi sfide: al dispiegamento

Oltre alle sfide tecniche ed economiche iniziali, altri problemi si aggiungono durante il dispiegamento effettivo dei piccoli reattori nucleari. Queste problematiche strategiche riguardano principalmente la sovranità energetica e la geopolitica.

Tra le principali questioni sollevate:

• Quali saranno i territori isolati prioritari? L’accesso all’energia nelle zone remote è una questione chiave.
• Quale sovranità energetica di fronte alla dipendenza dai paesi fornitori? La sfida è assicurare un’indipendenza strategica per evitare una dipendenza crescente da alcuni paesi.
• Quale politica energetica europea? Il ruolo della Germania in questa politica è particolarmente discusso, mentre il Belgio, dopo aver voluto distaccarsi dal nucleare, ora sta pensando di tornarci.

Se queste nuove forme di utilizzo dell’energia nucleare sono alle porte, restano per la maggior parte in fase di sviluppo e gli scenari energetici futuri che le includono sono ancora da definire in modo più chiaro. L’industrializzazione di queste nuove generazioni di reattori nucleari è oggi prevista per l’orizzonte 2030/40.

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Informazioni sull’autore,

Sarah, Consulente all’interno del team Energia Ambiente Mobilità di Alcimed in Francia.