Un futuro alternativo per l'atomo: il torio

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Nel dibattito sui rischi e benefici del nucleare si torna a parlare dell'utilizzo di un combustibile meno pericoloso già studiato dal fisico italiano Carlo Rubbia

Come avvenne nel dopo Cherno­byl, 25 anni fa, l'incidente di Fuku­shima ha imposto un momento di riflessione sui rischi e sui benefici e soprattutto sulla sicurezza del nu­cleare. Perciò nelle ultime settima­ne anche in Europa si è tornati a parlare di un approccio alternativo per la produzione di energia da fis­sione nucleare: l'uso del torio, un combustibile abbondante sul no­stro pianeta (almeno tre volte più dell'uranio), che non richiede co­stosi processi di arricchimento pri­ma di essere utilizzato nei reattori e che genera energia con efficienza di gran lunga superiore a quella dei combustibili attualmente usati. Inoltre i reattori alimentati a torio producono scorie meno pericolo­se di quelli all'uranio, residui che perdono gran parte della loro ra­diotossicità nell'arco di centinaia e non di migliaia di anni. E non fan­no gola a terroristi o altri malinten­zionati perché non generano plu­tonio utilizzabile a scopi militari. Infine, un modello di reattore al to­rio, quello progettato dal fisico ita­liano Carlo Rubbia, garantirebbe assoluta sicurezza anche in condi­zioni estreme come quelle che han­no provocato il recente disastro giapponese. Allora per quale ragio­ne oggi tutti i reattori del mondo, fatta eccezione per pochi impianti sperimentali, consumano uranio e plutonio invece che torio?

«L'utilizzo del torio comporta alcune complicazioni a livello tecnologico, per­ché questo materiale non è un combu­stibile nucleare nel senso stretto del ter­mine», spiega Emilio Santoro, fisico del­l'ENEA, l'agenzia italiana per le nuove tec­nologie, l'energia e lo sviluppo economi­co sostenibile. Santoro è direttore del re­attore sperimentale Triga, operativo al centro ricerche della Casaccia, alle porte di Roma. «Se colpito da un neutrone, un atomo di torio non si spezza liberando al­tri neutroni, come fanno l'uranio-235 o il plutonio-239. Non è un materiale fissile. È invece un materiale fertile, cioè quan­do viene colpito da un neutrone si trasfor­ma, con alcuni passaggi intermedi, in un atomo di uranio-233. L'uranio-233 è l'iso­topo fissile che produce energia nei reat­tori a torio. Ciò significa che la reazione di fissione deve essere accesa e alimen­tata da un flusso continuo di neutroni in grado di trasmutare il torio».

Serve anche un acceleratore
Due sono i sistemi studiati per fornire i neutroni necessari. Uno, oggetto di spe­rimentazione da decenni in diversi Pae­si, consiste nel mescolare al torio picco­le quantità di uranio o plutonio a elevato arricchimento che fungano da innesco. La seconda soluzione, ideata dal premio Nobel Carlo Rubbia, prevede l'utilizzo di un acceleratore di particelle da accoppia­re al reattore. «L'acceleratore genera un fascio di protoni che colpiscono un ber­saglio di piombo posto all'interno del re­attore», spiega Santoro. «Per ciascun pro­tone che lo colpisce, il piombo libera una ventina di neutroni che vanno a loro vol­ta a colpire il torio e danno il via alla rea­zione. Il vantaggio di quest'approccio è la sicurezza intrinseca del sistema: nel mo­mento in cui si spegne l'acceleratore, si disattiva anche il reattore». Ma non solo. «La macchina progettata da Carlo Rub­bia può essere utilizzata anche come in­ceneritore di scorie radioattive», aggiun­ge Santoro. «Mescolando al suo combu­stibile plutonio e altri attinidi minori, os­sia scorie a elevata radiotossicità prove­nienti dai reattori convenzionali, il reat­tore le brucerebbe, sfruttando al massi­mo la loro capacità di produrre energia e abbattendo la loro pericolosità».

Quello di Rubbia costava troppo
Intorno al 2000, Carlo Rubbia, allora pre­sidente dell'ENEA, avviò la realizzazione pratica del proprio progetto utilizzando il reattore Triga. «L'esperimento prevede­va la costruzione di un acceleratore a ele­vata luminosità da accoppiare al reatto­re per dimostrare la fattibilità di quest'ap­proccio», racconta il fisico. «Però la mac­china era troppo costosa e il progetto fu arrestato nel 2004, ancora prima di en­trare nel vivo, per ragioni di bilancio».
Il costo dell'impresa ha impedito finora la costruzione del reattore al torio di Rub­bia. Il progetto è stato rilevato da un'azien­da norvegese, la Aker Solutions, che sta valutando l'opportunità di realizzarlo. «Forse i tragici eventi di Fukushima spin­geranno finalmente gli investitori pubbli­ci o privati a impegnare fondi nella speri­mentazione dell'Accelerator Driven Re­actor, la macchina ideata da Rubbia», commenta Giuseppe Forasassi, ingegne­re dell'Università di Pisa e presidente del Consorzio Interuniversitario per la Ricer­ca Tecnologica Nucleare. «Finora non è stato così perché, a fronte di costi più ele­vati, il suo unico vantaggio rispetto agli al­tri reattori al torio è la sicurezza. Non ga­rantisce un maggiore ritorno economico, che è ciò che interessa agli investitori».

L'uranio è stato preferito
Al contrario, non è mai cessato del tutto l'interesse per lo sviluppo di reattori al to­rio con innesco di uranio o plutonio. «Fi­no agli anni Settanta, gli Stati Uniti e il Ca­nada ne sperimentarono diversi model­li», spiega Forasassi. «Poi prevalse sul mer­cato la filiera dell'uranio. Le ragioni sono di tipo storico contingente: i reattori a ura­nio producono plutonio utilizzabile a sco­pi militari e per questo sono stati favoriti in passato dai governi delle potenze nu­cleari. Però il torio non è stato del tutto abbandonato e oggi sta incontrando una nuova ondata di interesse».

India e Cina ci provano
Il Canada, che possiede vasti giacimen­ti del combustibile, sta portando avanti alcuni progetti di ricerca. «Ma da alcuni anni a questa parte è soprattutto l'India a investire denaro e risorse nello svilup­po di queste tecnologie», prosegue l'in­gegnere. «L'India, potenza economica emergente e affamata di energia, è an­che uno dei Paesi che possiedono le mag­giori riserve mondiali di torio. Non c'è da stupirsi se vogliono metterle a frutto e al tempo stesso esplorare approcci più ef­ficienti al nucleare». Di recente, poche settimane prima del disastro di Fukushi­ma, anche l'Accademia delle Scienze Ci­nese ha annunciato l'intenzione di dare il via a un vasto progetto di ricerca mira­to proprio allo sfruttamento del torio co­me combustibile nucleare.

«In questo periodo si parla molto di torio a causa di quello che è accaduto in Giap­pone, ma l'interesse per quest'approccio non è una moda passeggera», commen­ta Forasassi. «Io sono convinto che il nu­cleare al torio si svilupperà parallelamen­te al progredire della filiera dell'uranio e, superati gli ultimi ostacoli tecnici, tra 20-30 anni avremo nel mondo reattori al to­rio che affiancheranno quelli di quarta ge­nerazione all'uranio. Forse il modello pro­posto da Carlo Rubbia servirà, grazie alla sua intrinseca sicurezza, a tranquillizza­re l'opinione pubblica sulla possibilità di realizzare la fissione nucleare sicura».

Articolo di Cristina Valsecchi
http://www.cdt.ch

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NUMERO ATOMICO 90
IL TORIO: CHE COS'È E COME FUNZIONA
Scoperto nel 1828 e battezzato in onore del dio del tuono scan­dinavo Thor, il torio è un metallo blandamente radioattivo di colore bianco argenteo. Ha numero ato­mico 90: il suo atomo contiene 90 protoni e 90 elettroni. In na­tura è presente quasi al 100 per cento in forma di torio-232, l'iso­topo il cui nucleo contiene 142 neutroni oltre ai 90 protoni.
Se colpito da un neutrone veloce, il torio lo assorbe e si trasforma dapprima in torio-233, per poi de­cadere in protoattinio-233 e infi­ne in uranio 233. La fissione del­l'uranio-233 è molto più efficien­te di quella dell'uranio-235 comu­nemente utilizzato nei reattori: si calcola che, a parità di quantità di combustibile, una centrale a to­rio produrrebbe in media 250 vol­te l'energia di una centrale con­venzionale.
Si stima che le scorte di torio pre­senti sul nostro pianeta siano al­meno tre volte più abbondanti di quelle di uranio. Inoltre l'uranio utilizzato nei reattori come com­bustibile fissile è appena lo 0,7 per cento di quello estratto, men­tre il torio non richiede processi di arricchimento ed è utilizzabile al 100 per cento. I Paesi che pos­siedono le maggiori riserve di to­rio sono Stati Uniti, Australia, Bra­sile, Canada e India.