Uno sguardo all'interno di un laboratorio che produce il combustibile avanzato per alimentare le crescenti ambizioni energetiche nucleari degli Stati Uniti

OAK RIDGE, Tennessee -- Vicino ai cartelli che avvertono del rischio radioattivo presso l'Oak Ridge National Laboratory, una mezza dozzina di operai della compagnia nucleare X-energy stanno realizzando quelle che sembrano palle da biliardo grigie. Al loro interno, sono contenute migliaia di minuscole sfere nere, ciascuna delle quali contiene una particella di uranio arricchito in misura superiore a quella utilizzata dalle centrali elettriche odierne.

Gli Stati Uniti stanno inseguendo una nuova era di energia nucleare che punta sulla produzione nazionale di combustibile per reattori, come sta facendo X-energy, e sebbene i lavori a Oak Ridge si svolgano su una superficie di soli 3.000 piedi quadrati, X-energy e altri si stanno già preparando per una grande produzione.

Il presidente Donald Trump si è posto l'obiettivo di quadruplicare la produzione nazionale di energia nucleare entro i prossimi 25 anni, firmando a maggio ordini esecutivi per accelerare lo sviluppo. Una nuova ondata di reattori nucleari avanzati potrebbe essere operativa intorno al 2030.

Ma proprio come le auto non possono funzionare senza benzina, anche queste centrali non possono funzionare senza combustibile. Per espandere l'energia nucleare a lungo termine, la nazione deve massimizzare la sua produzione di combustibile nucleare, secondo Trump .

A Oak Ridge, X-energy ha avviato i lavori per la costruzione di un enorme campus da quasi 2 miliardi di dollari per un nuovo impianto di fabbricazione del combustibile nucleare, il primo negli Stati Uniti da oltre mezzo secolo. La Standard Nuclear, azienda produttrice di combustibile nucleare, anch'essa a Oak Ridge, mira a produrre tonnellate di combustibile per reattori avanzati. Anche un fornitore di nome Orano sta cercando di costruire un impianto di arricchimento dell'uranio multimiliardario nelle vicinanze.

"Questo è un momento unico", ha affermato Tyler Gerczak, ricercatore principale dell'Oak Ridge National Laboratory per la collaborazione con TRISO-X, la sussidiaria di X-energy. "Lo slancio è incredibile".

L'Associated Press ha visitato il laboratorio dove X-energy produce piccole quantità di combustibile per i test. Chiunque si trovi oltre una catena magenta e gialla che segnala la radioattività deve indossare camici, due strati di guanti e dispositivi di monitoraggio delle radiazioni. All'uscita, viene sottoposto a test per la radioattività.

X-energy, un'azienda con sede nel Maryland, utilizza l'uranio per produrre il cosiddetto combustibile TRISO, all'interno di quelli che vengono chiamati "sassi". Queste sono le palle da biliardo. Il Dipartimento dell'Energia afferma che si tratta del combustibile nucleare più resistente sulla Terra perché le particelle non possono fondersi in un reattore.

In laboratorio, il primo passo è preparare un cocktail di uranio che assomigli a una limonata giallo scuro.

La polvere di uranio, sotto forma di ottossido di triuranio, viene aggiunta all'acido nitrico, ha affermato Dan Brown, vicepresidente dello sviluppo del combustibile per TRISO-X. Poi vengono aggiunti carbonio e una soluzione organica. Hanno predisposto due contenitori di vetro: uno indossa una giacca riscaldata, simile quasi a un maglione, che aiuta l'uranio a dissolversi nella soluzione acida. Il secondo raffredda la soluzione acida mentre viene aggiunta la fonte di carbonio, che rende la miscela quasi nera, ha spiegato.

In un'altra stazione, in un lungo tubo trasparente, il cocktail si solidifica in piccole sfere nere dalla consistenza simile a quella di una caramella gommosa. Queste sfere nere, grandi più o meno come semi di papavero, vengono poi sottoposte a processi di lavorazione a temperature che raggiungono i 1.800 gradi Celsius per ottenere rivestimenti protettivi in carbonio – simili a quelli utilizzati per l'immersione delle caramelle – che le rendono simili a minuscole sfere di gomma.

X-energy utilizza grafite e altri materiali coesivi per legare insieme 18.000 granuli in una sfera più grande. Questa viene ricoperta da uno strato finale di grafite per sigillare il sassolino finale. Alla fine, è abbastanza resistente da sopportare il peso di un SUV.

I ciottoli cederanno infine la loro energia nel reattore nucleare ad alta temperatura raffreddato a gas che X-energy sta sviluppando, con circa 220.000 ciottoli per reattore, come le gomme da masticare in un distributore automatico. Quando usciranno dal fondo, se l'energia rimane, i ciottoli torneranno in superficie per un altro passaggio. Ognuno di essi potrebbe essere utilizzato circa sei volte. X-energy prevede inoltre di produrre combustibili per altri progetti di reattori avanzati.

Il laboratorio nazionale mette a disposizione di X-energy la sua competenza, la sua ricerca e le sue attrezzature ad alta tecnologia per l'analisi e valuterà i campioni, così come faranno alcune università. Altri campioni sono archiviati. L'Idaho National Laboratory ha ricevuto un lotto per il suo reattore di prova avanzato, ha affermato Brown.

I critici della costruzione di nuovi reattori nucleari affermano che sono troppo costosi e più rischiosi rispetto ad altre fonti energetiche a basse emissioni di carbonio.

"Senza una riduzione sostanziale dei costi di costruzione, non vale la pena evitare le emissioni di gas serra", ha affermato David Kemp, analista politico del Cato Institute.

Kemp ha affermato che l'obiettivo di Trump di quadruplicare le proprie capacità in 25 anni è irrealistico perché significherebbe costruire reattori nucleari a una velocità mai vista prima. Gli Stati Uniti non dispongono di reattori di nuova generazione operativi a livello commerciale e solo due nuovi grandi reattori sono stati costruiti da zero in quasi 50 anni. Questi due, in una centrale nucleare della Georgia, sono stati completati con anni di ritardo e con un budget di almeno 17 miliardi di dollari superiore a quello previsto.

Molti reattori di nuova generazione utilizzeranno uranio a basso arricchimento ad alto dosaggio. Si tratta di un combustibile arricchito a un livello superiore rispetto a quello utilizzato nei grandi reattori nucleari tradizionali, consentendo ai reattori più recenti di funzionare più a lungo e in modo più efficiente, occupare meno spazio e produrre meno scorie, secondo il Dipartimento dell'Energia .

Al momento negli Stati Uniti ne viene prodotto poco.

Solo Russia e Cina dispongono attualmente dell'infrastruttura necessaria per produrre grandi quantità di uranio a basso arricchimento ad alto saggio. Negli Stati Uniti, Centrus Energy ha prodotto i primi 20 chilogrammi di uranio a basso arricchimento ad alto saggio del Paese in oltre 70 anni alla fine del 2023, dimostrando di poter produrre quantità limitate per reattori commerciali.

Secondo il Dipartimento dell'Energia, una delle conclusioni più importanti degli ordini esecutivi di Trump è la necessità di "amplificare" la produzione nazionale di combustibile nucleare per ridurre la dipendenza da fonti straniere e consentire l'espansione a lungo termine dell'energia nucleare americana.

Benjamin Holtzman, direttore del nuovo settore nucleare presso l'associazione di categoria Nuclear Energy Institute, ha affermato di ritenere che il combustibile sarà pronto per una nuova generazione di reattori nucleari statunitensi necessari a soddisfare la crescente domanda di elettricità, se si interviene subito.

L'amministratore delegato di X-energy, J. Clay Sell, ha dichiarato di sperare di contribuire a risolvere il problema del combustibile in modo che non ostacoli lo sviluppo di nuovi reattori. Il Dipartimento dell'Energia ha assegnato finanziamenti a X-energy. Anche Amazon ha investito in X-energy e stanno collaborando per realizzare oltre 5 gigawatt di nuovi progetti energetici statunitensi entro il 2039.

X-energy è l'unica ad aver presentato domanda alla Commissione di Regolamentazione Nucleare degli Stati Uniti per ottenere la licenza per un nuovo impianto di fabbricazione per trasformare l'uranio arricchito in prodotti combustibili per reattori nucleari. Un altro richiedente ha chiesto di modificare una licenza esistente per produrre combustibile per reattori avanzati, secondo la NRC. Circa altre cinque aziende hanno dichiarato alla NRC di essere interessate a produrre combustibile per reattori avanzati.

Il laboratorio pilota di X-energy presso il National Laboratory è stato avviato nel 2016. L'azienda ora possiede 100 acri a Oak Ridge e sta crescendo per il suo complesso di produzione di combustibile nucleare.

La prima fabbrica potrebbe essere operativa entro la fine del 2027 o l'inizio del 2028, e a pieno regime potrebbe assemblare sfere di combustibile sufficienti ad alimentare 11 dei suoi reattori di nuova generazione; una seconda entro la fine del 2029, con una capacità quattro volte maggiore, ha affermato il presidente di TRISO-X Joel Duling.

"Ho vissuto due o tre 'rinascite nucleari'", ha detto Duling. "Questa non è una rinascita. È una svolta."

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McDermott ha riferito da Providence, Rhode Island.

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