Perché i reattori nucleari avanzati vanno a vantaggio dell'industria e degli Stati dipendenti dal carbone

Il produttore chimico DowDOW
svilupperà un piccolo reattore nucleare per applicazioni industriali, potenzialmente in sostituzione del gas naturale che ora viene bruciato a temperature estremamente elevate per apportare modifiche ai composti chimici. Le tecnologie nucleari avanzate, tuttavia, ottengono lo stesso risultato senza rilasciare emissioni di carbonio.

I cosiddetti reattori ad alta temperatura di quarta generazione sono meglio conosciuti per la produzione di elettricità. Ma possono essere utilizzati anche dall'industria. Poiché funzionano a 800 gradi Celsius, possono elaborare sostanze chimiche, desalinizzare l'acqua oceanica e produrre idrogeno pulito per elettricità e trasporti. Ancora meglio: i reattori possono localizzare dove un tempo si trovavano centrali a carbone chiuse, ripristinando la salute economica nelle regioni devastate del paese.

"L'elettricità è il frutto più basso", afferma Patrick White, project manager per il Alleanza per l'innovazione nucleare, in una conversazione con questo scrittore. “Non abbiamo ancora integrato l'energia nucleare con i grandi impianti chimici. Potrebbero esserci alcuni intoppi e cose su cui lavorare. Ma alla fine del decennio vedremo i primi reattori per applicazioni industriali. Dopo aver costruito il quarto e il quinto reattore, le aziende si iscriveranno a frotte. L'obiettivo è la decarbonizzazione".

specificamente, Dow sta collaborando con X-energy per sviluppare un piccolo reattore modulare in uno dei siti Dow lungo la costa del Golfo, che potrebbe entrare in funzione nel 2030. Dow sta anche assumendo una posizione di proprietà di minoranza in X-energy. Ogni reattore modulare può generare 80 megawatt. Ma possono essere impilati insieme per produrre 320 MW, fornendo potenza di carico di base pulita, affidabile e sicura per supportare sistemi elettrici o applicazioni industriali.

I reattori nucleari statunitensi esistenti sono la seconda generazione, sebbene la Southern Company stia costruendo reattori di terza generazione sviluppati da Westinghouse. I piccoli reattori modulari sono di quarta generazione e producono più elettricità a un costo inferiore. La terza e la quarta generazione si spegneranno automaticamente durante un'emergenza.

"La tecnologia nucleare avanzata di piccole dimensioni sarà uno strumento fondamentale per il percorso di Dow verso emissioni zero di carbonio e per la nostra capacità di guidare la crescita fornendo prodotti a basse emissioni di carbonio ai nostri clienti", afferma Jim Fitterling, amministratore delegato di Dow. "La tecnologia di X-energy è tra le più avanzate e, una volta implementata, fornirà energia e vapore sicuri, affidabili e a basse emissioni di carbonio".

Settori difficili da decarbonizzare

Attualmente, il 99% della produzione mondiale di idrogeno proviene da combustibili fossili. Si chiama idrogeno grigio. L'obiettivo è arrivare all'idrogeno verde, per cui i pannelli solari o le turbine eoliche producono elettricità utilizzando un elettrolizzatore. Ma il calore e l'elettricità dell'energia nucleare possono anche dividere la molecola d'acqua per produrre idrogeno, che viene utilizzato per raffinare il petrolio, produrre acciaio o produrre sostanze chimiche.

Un tale processo è privo di emissioni e tanto necessario. Secondo il US Environmental Protection Agency, l'energia elettrica ha causato il 25% delle emissioni globali di gas serra, mentre le operazioni industriali hanno rappresentato il 24%. I trasporti rappresentavano il 27%, tutto nel 2020.

L'energia nucleare può anche dissalare l'acqua di mare. Secondo l'Agenzia internazionale per l'energia atomica, ogni giorno vengono prodotti 40 milioni di metri cubi di acqua potabile, principalmente in Medio Oriente e Nord Africa, utilizzando combustibili fossili per estrarre vapore o elettricità per facilitare il processo. Ma sottolinea che gli impianti di energia nucleare e di desalinizzazione si combinano in Giappone e Kazakistan, dove le strutture commerciali sono operative dagli anni '1970.

"Se siamo interessati all'energia pulita, pensa a tutte le fonti di carburante che abbiamo", afferma White dell'alleanza. “La produzione di elettricità rappresenta circa il 25% delle nostre emissioni. Il nucleare può affrontare i settori industriali difficili da decarbonizzare. Anche le centrali nucleari devono funzionare a pieno regime. Usarli per la dissalazione e la produzione di idrogeno, producendo al contempo elettricità affidabile, è una buona sinergia ed è conveniente".

A dire il vero, ci sono molti ostacoli da superare. I combustibili nucleari sono spesso caratterizzati in base alla loro concentrazione di uno specifico isotopo di uranio, l'U-235. I reattori in funzione oggi negli Stati Uniti richiedono un livello di arricchimento del carburante del 3%-5% U-235, noto come combustibili a base di uranio a basso arricchimento. Molti reattori avanzati in fase di sviluppo richiederanno livelli di arricchimento del carburante più elevati, alcuni fino al 20% di U-235. Questo combustibile di uranio ad alto arricchimento è chiamato uranio ad alto dosaggio e basso arricchito (HALEU).

La sfida principale per i reattori avanzati che richiedono combustibile HALEU è che il materiale non è disponibile in commercio negli Stati Uniti. L'unico fornitore è la società statale russa TENEX, non auspicabile nelle circostanze odierne. Ma gli incentivi federali potrebbero catalizzare la produzione interna del carburante e creare una catena del valore duratura. Altrimenti, lo forniscono anche Australia, Canada e Kazakistan.

Il nucleare può sostituire il carbone?

Allo stesso tempo, è difficile quantificare il costo di costruzione di questi reattori nucleari avanzati. Più certezza arriverà dopo che gli sviluppatori inizieranno a progettare impianti e modellare le spese. Inoltre, poiché la società prezza il carbonio, l'energia nucleare sarà più interessante. Considera che GE Hitachi Nuclear Energy sta lavorando con Ontario Power Generation per costruire un piccolo reattore che partirà nel 2024: stanno cercando di convincere altri ad implementare la stessa tecnologia per abbassare i costi.

L'energia nucleare, ovviamente, ha incontrato resistenza dall'incidente di Three Mile Island nel 1979. Ma gli sforzi di decarbonizzazione potrebbero cambiarlo, specialmente quelli per aiutare le regioni dipendenti dal carbone. Il legislatore del West Virginia ha emanato politiche per consentire ai piccoli reattori modulari di sostituire le centrali a carbone in pensione. Indiana, Illinois, Montana e Wyoming stanno valutando mosse simili.

Infatti, Simon Irish, amministratore delegato di Energia terrestre, scrive che gli impianti nucleari di quarta generazione possono sostituire gli impianti a carbone, rinvigorendo le comunità che li hanno ospitati. Poiché questi reattori avanzati possono funzionare alle stesse temperature di una caldaia a carbone, è un'idea pratica. Inoltre, l'unità sostitutiva è priva di emissioni.

Jigar Shah, il direttore dell'Ufficio per i programmi di prestito del Dipartimento dell'energia, sostiene questo pensiero, dicendo che la mossa è un inizio logico, perché le infrastrutture e le connessioni alla rete sono già in atto. La sua agenzia sta fornendo 11 miliardi di dollari per aiutare a sviluppare piccoli reattori modulari.

"Se l'industria nucleare fa quello che ha fatto per decenni, le persone esiteranno", afferma White, con la Nuclear Innovation Alliance. “Non ha trattato bene il pubblico. Ora abbiamo un'opportunità per dare al nucleare un'altra possibilità a causa della decarbonizzazione. Ma dobbiamo creare fiducia con le comunità e spiegare le tecnologie. Dobbiamo assicurarci che siano a loro agio con esso. Dobbiamo ottenere una licenza sociale per l'energia nucleare, in modo che le persone la vogliano nei loro cortili".

Potrebbe finalmente verificarsi una rinascita dell'energia nucleare. La decarbonizzazione è l'impulso. Ma il Legge sulla riduzione dell'inflazione aggiunge vantaggi fiscali che susciteranno l'interesse di investitori e prestatori, a vantaggio delle comunità delicate e dell'economia in generale. Dow individua un'opportunità, un potenziale precursore per altri produttori.