Smr, Amr, Mmr: il nucleare che piace al Governo Meloni ha solo tre impianti operativi, in Russia e Cina
La strada scelta dal Governo nel PNIEC 2024 per il nucleare nel mediolungo termine si incentra sulle nuove tecnologie nucleari di piccole dimensioni: gli Small Modular Reactors (SMR), gli Advanced Modular Reactors (AMR) e i Micro-Modular Reactors (MMR). Sono reattori basati sulla fissione nucleare, con potenza generalmente inferiore ai 350 MW (inferiore ai 10 MW per gli MMR).
Gli SMR si basano sui meccanismi dei Light Water Reactor (LWR) di III e III+ generazione. Gli AMR si basano su tecnologie di IV generazione con nuovi sistemi di raffreddamento, moderatori, combustibili e funzionalità. Sebbene gli AMR siano meno maturi, sembrerebbero più competitivi in termini di sfruttamento delle risorse, riduzione dei rifiuti nucleari e maggiore flessibilità (Dodaro e Tarantino, 2023).
Oltre che per i livelli di potenza ridotti (che caratterizzavano anche le prime centrali costruite negli anni sessanta, incluse le prime tre centrali italiane), i nuovi reattori si distinguono perché sono progettati per essere costruiti in serie (generalmente in fabbrica) e poi trasportati in sito per l’assemblaggio finale. Occorre precisare che, al momento, solo pochi progetti sono attivi o arrivati alla fase di costruzione.
Le dimensioni ridotte delle nuove tecnologie comportano un minor utilizzo di combustibile nucleare, riducendo i rischi legati alla sicurezza delle centrali. Alcuni dei nuovi reattori inoltre utilizzano combustibili e tecnologie avanzati, maggiormente resilienti ad imprevisti e aumenti di temperatura. Si basano su sistemi di sicurezza passivi più evoluti, che sfruttano leggi naturali, come la gravità, e non richiedono l’azione di operatori o riserve di energia per attivarsi (IEA, 2022; NEA 2024). La combinazione di questi fattori potrebbe anche permettere di definire aree di evacuazione in caso di emergenza più contenute (NEA, 2024). Tuttavia, l’introduzione di nuove tecnologie impone l’aggiornamento dei criteri di valutazione della sicurezza e dunque la maggior sicurezza di diversi nuovi progetti deve ancora essere dimostrata (NEA, 2024). A dicembre 2023, i permessi di costruzione o l’approvazione del design erano stati ottenuti, oltre che per i reattori già operativi, per sei reattori basati su nuove tecnologie (due in Cina, uno in Argentina, uno in Corea del Sud, uno negli Stati Uniti e uno in Russia; NEA, 2024).
La costruzione in fabbrica dei nuovi reattori e l’assemblaggio in sito di moduli già pronti dovrebbe ridurre i tempi, le incertezze e i costi associati alla costruzione degli impianti (IEA, 2022; Boarin e Ricotti, 2014; per una discussione sui costi si veda anche il paragrafo 4.1). Secondo le stime disponibili in letteratura, per i reattori in progettazione, i tempi di costruzione dovrebbero essere pari a 4-5 anni per i primi prototipi (c.d. First-of-a-kind, FOAK) e 3-4 anni per i prototipi successivi (c.d. Nth-of-a-kind, NOAK; Mignacca e Locatelli, 2020).
I progetti – Nel 2024 vi erano 98 progetti basati su tecnologie SMR, AMR o MMR nel mondo. Alcuni di questi erano sospesi per assenza di fondi o in fase di sviluppo embrionale, i restanti 56 erano operativi (3), o in costruzione (4) o in fase di sviluppo concreto (NEA, 2024); 18 aziende che portano avanti i 56 progetti si trovano negli Stati Uniti o in Canada, 16 in Europa, 7 in Asia, 2 in Russia, 2 in Africa, 1 in Medio-Oriente e 1 in Sud America. La maggioranza dei progetti in fase di sviluppo si basano su LWR e il range di potenza va da 1 a 300 MWe. Le nuove tecnologie presentano una grande eterogeneità di caratteristiche quindi non tutte offrono i vantaggi elencati in precedenza. Inoltre, gran parte di tali tecnologie non sono ancora effettivamente disponibili per un uso commerciale ed è difficile stabilire se e con quali tempistiche e costi saranno applicate con successo. Questo implica un alto grado di incertezza sulle caratteristiche, i vantaggi e la provenienza dei progetti che saranno disponibili nelle tempistiche previste dal PNIEC per l’installazione dei primi reattori.
Solo tre dei 56 impianti sono attualmente operativi. Il primo si trova in Cina, a Shidao Bay, nella punta orientale della regione dello Shandong. Si tratta di un high temperature gas cooled reactor. Originariamente doveva essere composto da due unità da 100 MWe e costruito in 3 anni con un costo totale di 2.000 USD/kWe (Schneider e Froggatt, 2024). Tuttavia, la costruzione dell’impianto, cominciata nel 2012, è durata 9 anni e sono serviti altri due anni di prove (dal 2021 al 2023) prima dell’avvio dell’attività commerciale. Inoltre, la potenza complessiva dei reattori è stata ridotta a 150 MWe e nel 2017 il costo nominale di realizzazione si era già triplicato (non tenendo conto della riduzione di potenza; Schneider e Froggatt, 2024). Sul reattore sono stati condotti due test per la verifica dei sistemi di sicurezza passiva e, in particolare, una disconnessione dalla rete per monitorare l’andamento delle temperature del nocciolo (Zhang et al. 2024). I risultati hanno evidenziato una capacità degli impianti di raffreddarsi naturalmente, rassicurando così rispetto a uno scenario di fusione del nocciolo (nuclear meltdown). Al momento la Cina non ha replicato la costruzione di questo modello, né avviato la produzione in serie.
Il secondo e il terzo degli SMR operativi si trovano in Russia; si tratta di reattori “flottanti” montati sulla nave Akademik Lomonosov, unica nel suo genere, e basati su una tecnologia pressurized water reactor (PWR) da 32 MWe di potenza. La costruzione è iniziata nel 2007 e avrebbe dovuto richiedere 3 anni (Schneider e Froggatt, 2024). I lavori di costruzione sono invece finiti nel 2018 ed è stato necessario un altro anno per la connessione alla rete e 6 mesi prima che i reattori operassero a fini commerciali. Dall’inizio della costruzione i costi sono triplicati (Schneider e Froggatt, 2024). La Rosatom non ha replicato la costruzione di questo modello e al momento sta sviluppando altri progetti. Attualmente, la Akademik Lomonosov è attraccata nella regione remota della Chukotka e fornisce elettricità in un’area altrimenti isolata.
Nel 2025 quattro reattori di nuova tecnologia risultano in fase di costruzione: uno in Russia, uno in Argentina, uno in Cina e uno negli USA (KAIROS). Il modello di reattore in costruzione in Argentina, denominato CAREM, ha una potenza di 25 MW. La costruzione è cominciata nel 2014 ed inizialmente i primi test dovevano essere avviati nel 2016. La data di fine costruzione è stata rinviata più volte, anche a causa di diverse sospensioni dei lavori, e nel 2024 era prevista per il 2028 (Schneider e Froggatt, 2024). La costruzione del modello di reattore statunitense, invece, è iniziata a luglio 2024 e la sua conclusione è prevista per il 2027 (IEA, 2025). A questi si potrebbe presto aggiungere un quinto reattore, di tecnologia statunitense, la cui costruzione è stata recentemente autorizzata in Canada.
Per i modelli di SMR, AMR o MMR sviluppati da imprese leader del settore e la cui costruzione non è stata ancora avviata, le imprese sviluppatrici prevedono di costruire i primi prototipi entro un intervallo di tempo dal 2029 al 2039 (IEA, 2025).
La Commissione Europea e lo sviluppo dell’industria – Il 6 febbraio 2024 la Commissione Europea ha annunciato il lancio della “European Industrial Alliance on SMRs” allo scopo di accelerare lo sviluppo e la realizzazione in Europa dei progetti basati sulle nuove tecnologie nucleari di ridotte dimensioni. Più in generale, l’Alleanza ha l’obiettivo di dare nuovo impulso alla filiera del nucleare dell’Unione.
Possono far parte dell’Alleanza enti pubblici e privati attivi nel campo degli SMR, AMR e MMR (a dicembre 2024 ne facevano parte più di 300 enti). Per il raggiungimento degli obiettivi sopra delineati, l’Alleanza fornisce supporto allo sviluppo delle nuove tecnologie nucleari, identificando i potenziali ostacoli e lavorando per il loro superamento. Con uno sguardo in particolare alle modalità di finanziamento dei progetti, allo sviluppo di una filiera e una forza lavoro europee adeguate, al sostegno alla ricerca sulle nuove tecnologie, al coinvolgimento e la sensibilizzazione dell’opinione pubblica e dei potenziali utilizzatori industriali, alla creazione di un network tra i soggetti coinvolti (promotori dei progetti, autorità che regolano i criteri di sicurezza) e alla promozione delle tecnologie europee sul mercato esterno all’Unione.
L’Alleanza prevede anche la creazione di gruppi di lavoro focalizzati su specifici progetti di sviluppo di SMR che rispettino determinati criteri. Ad ottobre 2024 è stato selezionato un primo gruppo di progetti le cui caratteristiche descriviamo brevemente nell’appendice A. Nel programma di lavoro presentato a febbraio di quest’anno la Commissione Europea ha anche espresso l’intenzione di presentare il 2025 Nuclear Illustrative Programme e definire un piano strategico per l’Alleanza Europea sugli SMRs.
di Banca d'Italia - L'atomo fuggente: analisi di un possibile ritorno al nucleare in Italia
