China a construit o centrală nucleară care practic nu ar putea cauza un dezastru. Oamenii de știință din China au proiectat și testat o centrală nucleară cu fisiune capabilă să se mențină rece chiar și în cazul unei pene de curent. Acest lucru înseamnă că centrala poate evita complet supraîncălzirea și dezastrul cunoscut sub numele de topire nucleară.
Cu toate acestea, acest design nu poate fi aplicat la centralele nucleare de fisiune existente, deoarece implică o paradigmă complet nouă, denumită reactor cu pat de pietriș. Descoperirile echipei au fost publicate în revista Joule, după ce au trecut prin procesul de evaluare inter pares.[studiu]
În mod tradițional, reactoarele nucleare de fisiune mențin combustibilul într-un rezervor de apă, de obicei preluată dintr-un râu din apropiere și pompată cu ajutorul electricității. Combustibilul nuclear încălzește apa, generând o cantitate mare de abur – sursa acelui nor de abur pufos care iese din celebrele turnurile nucleare.
Problema apare atunci când centrala rămâne fără energie în timpul unei situații de urgență și nu se poate baza pe surse de energie de rezervă. Combustibilul continuă să se încălzească, depășind punctul de fierbere al apei sau chiar punctul de captare al apei supraîncălzite dacă reactorul este presurizat. Combustibilul nuclear se topește, distruge izolarea și creează breșe în structura centralei – efectiv se topește prin sistem, provocând radiații mortale și poluare chimică.
De zeci de ani, oamenii de știință încearcă să proiecteze centrale nucleare mai sigure pentru a preveni aceste riscuri aparent inevitabile. Mulți pot enumera cu ușurință dezastrele de la Cernobîl, Fukushima și Three Mile Island, evenimente care au costat sute de mii de vieți de-a lungul deceniilor, de la urgențele inițiale la cazurile de cancer și alte boli pe termen lung.
În mod ironic, aceste dezastre au readus energia nucleară în atenția publicului. În timp ce industria energetică se îndreaptă tot mai mult către energia nucleară ca o soluție de tranziție cu impact mai redus asupra mediului, există o conștientizare tot mai mare că siguranța și imaginea energiei nucleare trebuie îmbunătățite.
Aici intervin reactoarele cu pat de pietriș și combustibilul special pe care îl folosesc. Echipa de cercetare chineză utilizează combustibil TRISO (prescurtare de la „tristructural isotropic”), care are o formă asemănătoare unui bomboane dure stratificate. În centrul acestor pietricele de combustibil se află particule de uraniu acoperite, iar straturile exterioare sunt realizate din ceramică. Deși designul acestui combustibil este relativ nou în domeniul comercial, el datează de câteva decenii, din perioada în care cercetătorii nucleari experimentau diverse modele în încercarea de a găsi cea mai bună soluție.
„Particulele TRISO pot împiedica eliberarea produselor de fisiune din elementele de combustibil la temperaturi de până la 1620°C, determinând astfel o densitate medie a puterii de aproximativ […] 1/30 din cea a unui reactor comercial cu apă presurizată”, explică cercetătorii. Căldura generată de acest combustibil cu densitate mai mică „poate fi disipată în mod natural în mediu”, spun ei, „prin conducție termică, radiație și convecție naturală”.
China a construit o centrală nucleară al cărei miez nu se poate topi
Reactorul cu pat de pietriș din China, numit HTR-PM, este situat la centrala nucleară Shidao Bay, aproape de extremitatea estică a provinciei Shandong. Reactorul este operațional din 2022 și a fost supus la două teste complete privind capacitatea sa de a reveni după o pierdere totală de energie – unul în august 2023 și unul în septembrie 2023.
În timpul testelor, reactorul a funcționat conform proiectului – transferând căldura în exces către structura înconjurătoare, special concepută pentru a susține reactorul fără a folosi energie. În loc să se supraîncălzească și să se topească, combustibilul a atins o temperatură maximă mult mai scăzută, datorită designului său stratificat și izolat.
În spațiul interior al reactorului, gazul heliu a circulat în mod natural, fiind încălzit de jos și răcit de sus. Reactorul a atins o temperatură maximă de doar 870°C după 3,5 ore fără energie. Pentru context, topirea de la Fukushima din 2011 a atins temperaturi de 2800°C. Deși 870°C este încă extrem de fierbinte, această temperatură nu este suficient de ridicată pentru a topi oțelul inoxidabil, fonta sau chiar alama.[sursa]
Acest reactor nu este singurul proiect TRISO în desfășurare. Universitatea Illinois din Urbana Champaign și compania Ultra Safe Nuclear Corporation din Italia lucrează, de asemenea, la un microreactor alimentat cu combustibil TRISO pe campusul universitar UIUC. Cu toate acestea, reactorul chinez produce 200 MW de energie, ceea ce îl transformă într-un reactor mic, spre deosebire de un microreactor, care produce de obicei până la aproximativ 20 MW de energie. Ultra Safe își denumește proiectul o „baterie”, datorită incintei sale complet închise.
În anul 2021, inginerul și fondatorul Ultra Safe, Francesco Venneri, a declarat pentru Popular Mechanics că precursorul reactoarelor TRISO de astăzi nu a fost conceput pentru uz terestru – ci pentru submarinele nucleare. „Un submarin este ca o mașină sport de mare viteză: trebuie să poată crește și scădea în putere foarte rapid”, a spus Venneri.[sursa]
Într-adevăr, o proiectare atentă și riguroasă poate transforma un reactor de fisiune tradițional, fragil și vulnerabil la topire, într-unul mai flexibil și mai sigur. Și este nevoie doar de o scădere a densității de putere și de o abordare mai inteligentă a materialelor. Acești oameni de știință cred că viitorul nostru merită acest compromis.
