Dopo oltre mezzo secolo, gli Stati Uniti si preparano a inaugurare un nuovo capitolo nella storia dell'energia nucleare con il progetto MARVEL (Microreactor Applications Research Validation and Evaluation). Non si tratta di un pprogetto alla Tony Stark, come il nome potrebbe portarci a immaginare, ma di un piccolo e versatile reattore di prova, che potrebbe cambiare il modo in cui pensiamo alla produzione di energia e calore.
L'Idaho National Laboratory (INL), sotto l'egida del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE), sta facendo passi da gigante nello sviluppo di questo microreattore da 85 kilowatt termici e 20 kilowatt elettrici. La fase di progettazione è quasi completa, al 90%, e i componenti chiave sono già in costruzione. Questo progresso è il frutto di un programma sui microreattori avviato nel 2019 dal DOE, che ha svelato il design di MARVEL nel 2021. L'entusiasmo è palpabile, tanto che il 16 giugno 2025 l'INL ha lanciato un invito a presentare proposte, rivolto a sviluppatori nucleari del settore privato, laboratori nazionali e altri soggetti interessati, per sfruttare le capacità di MARVEL e accelerare la ricerca, i test e l'applicazione di reattori nucleari avanzati.
Il cuore tecnologico di MARVEL è un reattore di prova raffreddato con una lega di sodio-potassio (NaK), un elemento cruciale che lo rende un banco di prova fisico per la ricerca e lo sviluppo di microreattori avanzati del DOE. Posizionato all'interno della Transient Reactor Test Facility (TREAT) dell'INL, MARVEL permetterà di testare in un ambiente nucleare reale l'integrazione di componenti del reattore, sistemi di controllo autonomo, interfacce di microgrid e applicazioni per il calore di processo. Si tratta di un'opportunità senza precedenti per "spalancare le porte" allo sviluppo dell'energia nucleare nel settore privato.
Il design compatto del nocciolo di MARVEL ospita 36 barre di combustibile ad idruro di uranio, ognuna contenente cinque "meat" di combustibile arricchito al 19,75% di Uranio-235. L'idrogeno funge da moderatore per queste barre, che sono circondate da un riflettore neutronico in berillio. Un aspetto fondamentale del progetto MARVEL è la sua capacità di utilizzare tecnologie esistenti e componenti "off-the-shelf", che ne velocizzano notevolmente la costruzione. Il combustibile, noto come combustibile TRIGA, verrà prodotto utilizzando uranio a basso arricchimento ad alto saggio (HALEU) proveniente da materiali di ricerca già disponibili.
L'operatività del reattore è prevista per due anni, suddivisa in tre fasi ben definite. Attualmente, ci troviamo nella prima fase, che comprende la finalizzazione del design, le autorizzazioni ambientali, la fabbricazione dei componenti e le preparazioni per la sicurezza. Questa fase culminerà con il caricamento del combustibile e l'inizio della criticità presso la struttura TREAT, atteso tra la fine del 2027 e l'inizio del 2028.
Subito dopo, inizierà la seconda fase, dedicata ai test dei sistemi di produzione di energia e alle dimostrazioni industriali in condizioni operative reali. Si prevede che gli utenti finali industriali progetteranno e fabbricheranno le apparecchiature e i processi che desiderano dimostrare durante questa fase, la cui durata stimata è di due anni solari, come indicato nel piano di utilizzo dell'INL di giugno 2024. L'INL ha sottolineato l'importanza di una preparazione tempestiva da parte dei potenziali soggetti interessati, data la breve finestra di test. Infine, la terza fase si concentrerà sulla disattivazione, che include la rimozione del refrigerante, lo scarico del combustibile e lo smaltimento dei materiali presso le strutture dell'Idaho Nuclear Technology and Engineering Center dell'INL. Questa fase offrirà anche opportunità per l'esame post-irradiazione e la ricerca di fine vita.
L'obiettivo primario del progetto, come specificato nell'invito a presentare proposte, è fornire una piattaforma che il settore privato possa sfruttare per far progredire le nuove tecnologie nucleari e dimostrare casi d'uso innovativi per i microreattori. La prima fase operativa prevede che il reattore da 85 kilowatt termici produca oltre 10 kilowatt elettrici. Nella seconda fase, sarà fornito calore di processo (al di sopra di 300 gradi Celsius) agli utenti finali per le dimostrazioni.
Sebbene l'INL abbia costruito ben 52 reattori dal 1949, MARVEL sarà il primo nuovo reattore costruito nel sito in oltre quattro decenni, segnando una nuova era per lo sviluppo nucleare negli Stati Uniti.
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