La startup Kairos Power ha recentemente raggiunto due traguardi per il suo reattore raffreddato a sali fusi.
Per più di un mese in totale, 12 tonnellate di sale fuso hanno attraversato le tubature della Kairos Power di Albuquerque, nel Nuovo Messico.
L’azienda sta sviluppando un nuovo tipo di reattore nucleare che sarà raffreddato con questa miscela di sali e il suo primo prototipo di sistema di raffreddamento su larga scala ha appena completato 1.000 ore di funzionamento all’inizio di gennaio. Questo è il secondo importante traguardo raggiunto da Kairos nelle ultime settimane. A dicembre, la Commissione di regolamentazione nucleare degli Stati Uniti ha concesso il permesso di costruzione per il primo prototipo di reattore nucleare dell’azienda.
Le centrali nucleari possono fornire una fonte costante di energia priva di carbonio, una componente cruciale per affrontare il cambiamento climatico. Ma le recenti grandi installazioni nucleari sono state afflitte da ritardi e budget alle stelle. Kairos e altre aziende che lavorano su progetti di reattori avanzati sperano di riaccendere le speranze per l’energia nucleare presentando una nuova versione della tecnologia che potrebbe ridurre i costi e i tempi di costruzione.
La tecnologia e l’approccio costruttivo di Kairos sono “fondamentalmente diversi” dagli attuali reattori commerciali, afferma Edward Blandford, cofondatore e chief technology officer di Kairos.
Oggi, quasi tutti gli impianti nucleari commerciali utilizzano lo stesso tipo di uranio arricchito come combustibile per generare elettricità attraverso reazioni di fissione nucleare, e la temperatura è controllata con un sistema di raffreddamento che utilizza l’acqua.
Ma un numero crescente di aziende sta lavorando per modificare questa formula nel tentativo di migliorare i costi e la sicurezza. Nel caso di Kairos, l’azienda prevede di utilizzare un combustibile alternativo chiamato TRISO, composto da minuscoli grani contenenti uranio che possono essere inseriti in involucri di grafite. Il combustibile TRISO è robusto, in grado di resistere alle alte temperature, alle radiazioni e alla corrosione. Inoltre, il sistema di raffreddamento del reattore utilizza sale fuso anziché acqua.
Secondo Blandford, il sale fuso potrebbe essere di grande aiuto per rendere più sicure le centrali nucleari. Il sistema di raffreddamento dei reattori ad acqua deve essere mantenuto ad alta pressione per garantire che l’acqua non bolla, il che lascerebbe il reattore senza refrigerante e rischierebbe di surriscaldarsi e andare fuori controllo. È tecnicamente possibile far bollire il sale, ma ciò potrebbe avvenire solo a temperature molto elevate. Quindi le alte pressioni diventano superflue.
I reattori nucleari a sale fuso sono stati sviluppati negli anni ’50, ma sono stati in gran parte accantonati perché l’industria si è spostata verso progetti raffreddati ad acqua. Ora, con la crescente necessità di energia a basse emissioni di carbonio, “c’è di nuovo molto interesse per queste tecnologie”, afferma Jessica Lovering, cofondatrice e direttore esecutivo del Good Energy Collective, un’organizzazione di ricerca politica che sostiene l’uso dell’energia nucleare. Le nuove tecnologie dei reattori potrebbero aiutare a evitare alcuni dei timori legati alla sicurezza dei reattori raffreddati ad acqua e possono anche generare elettricità in modo più efficiente.
La tecnologia è cambiata molto negli ultimi sette decenni e i reattori a sale fuso non sono mai arrivati a un funzionamento commerciale su larga scala. Quindi ci sono ancora molti test da fare prima che questo tipo di sistema di raffreddamento possa essere messo in funzione nell’ambiente altamente controllato di un reattore nucleare. È qui che entra in gioco l’unità di test ingegneristici di Kairos. È il più grande sistema al mondo costruito per far circolare Flibe, un refrigerante salino a base di fluoro.
Il sistema utilizza riscaldatori elettrici per simulare il calore generato dalle reazioni nucleari nel reattore. I test prevedono il pompaggio di una miscela di Flibe attraverso un circuito di raffreddamento, mentre gli ingegneri monitorano la temperatura dell’intero sistema e la purezza del sale durante il percorso. L’azienda ha anche testato come sarebbe il rifornimento del reattore e come l’energia in uscita dal sistema possa essere monitorata e regolata.
Costruire un intero sistema di raffreddamento che non verrà mai utilizzato in un reattore nucleare è un investimento considerevole in termini di tempo, denaro e risorse, ma questo approccio a piccoli passi potrebbe aiutare Kairos ad avere successo nell’introduzione di una nuova tecnologia nucleare, un compito storicamente difficile, afferma Patrick White, direttore della ricerca presso la Nuclear Innovation Alliance, un think tank no-profit.
“Una delle sfide del nucleare è che di solito il primo passo è progettare il reattore sulla carta e il passo successivo è costruire l’intero impianto”, spiega White. Kairos sta tentando una strada diversa, testando i componenti lungo il percorso per accelerare lo sviluppo ed evitare di rimanere bloccati nella fase finale della costruzione.
Kairos sta facendo progressi anche nella costruzione. A dicembre l’azienda ha ricevuto l’approvazione dalla NRC per la costruzione di Hermes, il suo primo reattore nucleare di prova. Hermes produrrà circa 35 megawatt di potenza termica (gli attuali reattori commerciali producono in genere circa 1.000 megawatt di elettricità). Il completamento è previsto per il 2026.
Anche diverse altre aziende stanno utilizzando il sale fuso o il combustibile TRISO nei loro progetti nucleari avanzati. X-energy, con sede nel Maryland, sta sviluppando un reattore raffreddato a gas che utilizza il combustibile TRISO, mentre TerraPower e GE Hitachi Nuclear Energy stanno sviluppando un reattore raffreddato a sodio che utilizza sale fuso per immagazzinare energia.
La strada da percorrere è ancora lunga prima che il progetto di Kairos e altri reattori avanzati possano essere immessi nella rete elettrica. L’azienda prevede di costruire almeno altri due sistemi di raffreddamento di prova su larga scala prima di mettere insieme i pezzi per Hermes, dice Blandford.
L’azienda dovrà anche ottenere una licenza operativa per il suo reattore dimostrativo Hermes, il secondo dei due principali passaggi normativi che dovrà affrontare con la NRC. Poi verrà Hermes 2, che comprenderà due reattori simili per scala e progettazione al primo reattore Hermes, oltre a un sistema per trasformare il calore generato in elettricità. Infine, l’azienda passerà a reattori più grandi e su scala commerciale.
Tutto questo richiederà del tempo, ma Kairos e altri ritengono che il risultato ne varrà la pena. “La nostra tecnologia è unica”, afferma Blandford, “e apre opportunità uniche per esplorare spazi che altre tecnologie non hanno mai esplorato”.
