La ricerca scientifica e tecnologica relativa agli usi pacifici del nucleare riveste un ruolo fondamentale nello sviluppo di ogni paese in relazione ai tanti benefici, diretti ed indiretti, che ne derivano, ed ha importanti ricadute in molteplici ambiti e settori. Esistono, infatt, i vari modi di declinare i possibili impieghi dei risultati ottenuti, a seconda di chi sia il principale utente finale della ricerca stessa. Possiamo parlare, ad esempio, di ricerca orientata alla verifica indipendente e autonoma dei livelli di sicurezza di nuovi concetti di reattori nucleari. Questa finalità rientra a pieno titolo nella categoria che viene definita come “Ricerca Regolatoria”, e si pone come scopo ultimo l’aumento della conoscenza scientifica necessaria ad un paese per valutare consapevolmente le performance di sicurezza di nuovi reattori.
La tecnologia nucleare è sempre in continuo sviluppo e nuovi sistemi e nuove tecniche per migliorare i livelli di sicurezza dei reattori sono costantemente proposti. È necessario, pertanto, mantenere sempre aggiornate le competenze utili alla comprensione ed alla valutazione di tali sistemi e tecniche. Le “lessons learned” derivate dall’analisi dell’incidente di Fukushima hanno incrementato l’interesse per un utilizzo sempre maggiore di sistemi di sicurezza passivi nei nuovi reattori, al fine di rendere tali impianti nucleari sempre più resilienti ad incidenti nucleari. Tali sistemi di sicurezza richiedono però una dettagliata comprensione dei fenomeni fisici che ne regolano il comportamento e ne determinano il successo od il fallimento; qualora utilizzati in impianti nucleari piccoli e modulari, i cosiddetti SMR (Small Modular Reactors), essi promettono di ridurre moltissimo le probabilità di guasti che potrebbero portare ad un incidente con fusione del nocciolo. Allo stesso modo, i decisamente inferiori quantitativi di materiale potenzialmente rilasciati nell’ambiente a causa di un incidente, potrebbero consentire di ridurre, od addirittura annullare, le zone precauzionali di emergenza attorno a questi reattori SMR. Tuttavia, tali nuovi paradigmi devono essere accuratamente dimostrati: non basta, infatti, recepire le affermazioni degli sviluppatori dei nuovi reattori, ma queste devono essere verificate alla luce dell’evidenza scientifica e dell’analisi tecnica che la ricerca mette a disposizione.
Si può poi parlare, in maniera del tutto complementare, di ricerca orientata al continuo miglioramento della sicurezza degli impianti nucleari, ed in questo caso la ricerca avrà come prodotto uno o più sistemi o componenti in grado di poter essere installati in nuovi reattori nucleari. Il principale beneficiario di questo secondo tipo di ricerca è ovviamente il mondo dell’industria, che può sfruttare appieno il vantaggio competitivo che gliene deriva dall’immettere sul mercato componenti sempre più sicuri e performanti. Altresì, possiamo parlare di attività di ricerca interamente finalizzate allo sviluppo di concetti di reattori completamente innovativi, con una visione di più lungo periodo, sino ad arrivare a concepire nuove filiere nucleari basate su tecnologie non impiegate in passato. È questo, ad esempio, il caso dei reattori nucleari di Quarta Generazione. Oppure, in un’ottica di respiro ancora un po’ più lungo, dei reattori nucleari a fusione.
Ma la ricerca scientifica nucleare può anche far comprendere come e quanto – tantissimo – i nuovi impianti nucleari piccoli e modulari possano lavorare sinergicamente con le fonti rinnovabili e possano, ad ulteriore esempio, contribuire alla produzione senza emissione di CO2 di idrogeno, da impiegare in varie applicazioni, non da ultimo nei settori industriali le cui emissioni di anidride carbonica in atmosfera vengono attualmente definite come “hard-to-abate”.
La ricerca nucleare ha, ulteriormente, fondamentali ricadute anche nella gestione in sicurezza dei rifiuti radioattivi, poiché consente di individuare ed identificare i modi migliori di confinare e stoccare tali rifiuti con il minimo impatto ambientale.
Non vanno poi dimenticati gli importanti frutti della ricerca nucleare nelle applicazioni non energetiche, quali la medicina, la produzione di radioisotopi per la diagnosi e la cura del cancro, la protezione della popolazione, le indagini archeologiche ed in generale nel campo dei beni culturali, la tracciabilità, solo per citare alcuni esempi.
Tutti gli aspetti della ricerca nucleare sinora menzionati hanno anche un grandissimo e positivo impatto nella formazione delle nuove generazioni di ricercatori impegnati in questo settore. È, infatti, solo grazie alla ricerca sul campo ed all’esperienza diretta che si acquisiscono nuove competenze, le si migliorano, le si possono successivamente mettere a nuovo frutto. Questo è, ovviamente, un virtuoso esempio di fondamentale sinergia tra ricerca e formazione.
L’Italia è impegnata in ognuno degli aspetti della ricerca nucleare sopra menzionati. Nell’ambito dei reattori SMR, da più di 20 anni ENEA svolge campagne sperimentali, avvalendosi delle infrastrutture disponibili presso SIET S.p.A. di Piacenza, leader mondiale in questo settore, finalizzate allo studio dei sistemi di sicurezza passivi per la rimozione del calore. In collaborazione con alcune università del Consorzio Interuniversitario CIRTEN, sempre presso SIET S.p.A., ENEA ha in passato iniziato lo sviluppo di un simulatore integrale per caratterizzare il comportamento termoidraulico di un reattore SMR, inclusa l’operazione dei sistemi di sicurezza passivi. Analogamente, ENEA e CIRTEN sono attivamente coinvolti in numerosi progetti di ricerca finanziati da EURATOM, svolti in collaborazione con i principali partner europei, tra cui quelli dedicati ai reattori SMR. L’esperienza cumulata in questi ambiti può essere sfruttata sia in ambito regolatorio che in ambito di sviluppo industriale. Sul fronte dei reattori di Quarta Generazione raffreddati a piombo liquido, l’Italia è tra i capifila della ricerca e sviluppo a livello europeo, basti citare le collaborazioni di lunga data con Ansaldo Nucleare e quelle più recenti con newcleo.
Le infrastrutture sperimentali di ENEA al Centro di Ricerche del Brasimone consentono di testare la compatibilità dei materiali con il piombo liquido e di analizzare il comportamento di componenti di grandi dimensioni.
Per quanto riguarda la fusione, l’Italia è da sempre impegnata in attività di ricerca sulla fisica del plasma, le tecnologie per il confinamento, il raffreddamento, e l’estrazione degli esausti. Partecipa attivamente alla realizzazione a Cadarache, in Francia, del reattore sperimentale ITER. ENEA è partner principale del Consorzio DTT, cui anche ENI ha aderito, per la realizzazione, presso il Centro di Ricerche di Frascati, di un reattore a fusione sperimentale per testare diversi sistemi di estrazione degli esausti. ENI è altresì impegnata nella ricerca su nuove e promettenti configurazioni magnetiche per il confinamento del plasma. Nel campo della gestione in sicurezza dei rifiuti nucleari, SOGIN S.p.A. ed ENEA svolgono ricerca nei principali framework europei dedicati a questa tematica. Per la ricerca fisica di base, ad esempio nella valutazione sperimentale e teorica di parametri nucleari, e per le applicazioni non-energetiche, ad esempio in ambito medicale, ENEA ed INFN partecipano ad iniziative congiunte, tra cui quelle presso le facility sperimentali del CERN di Ginevra; ENEA altresì sfrutta appieno le potenzialità dei propri reattori sperimentali TRIGA e TAPIRO del Centro di Ricerche di Casaccia in sinergia con gli altri reattori da ricerca italiani delle Università di Pavia e Palermo.
Il sistema della ricerca in Italia è – in definitiva – attivo e coinvolto su tutti i principali fronti e filoni di indagine. Occorre, tuttavia, rilanciare con maggior efficacia a livello nazionale gli sforzi di coordinamento della ricerca, anche stimolando un rafforzamento della cooperazione tra pubblico e privato, e potenziando quei necessari finanziamenti, purtroppo ridottisi negli ultimi anni, che possano consentire al nostro paese di acquisire maggior indipendenza di giudizio, competitività ed incisività a livello europeo, anche nel breve periodo.
