(AGENPARL) - Roma, 21 Febbraio 2024
Il torio è più abbondante in natura dell’uranio, lo afferma il World Nuclear Association.
È fertile piuttosto che fissile e può essere utilizzato come combustibile solo in combinazione con un materiale fissile come il plutonio riciclato.
I combustibili di torio possono produrre uranio fissile-233 da utilizzare in vari tipi di reattori nucleari.
I reattori a sali fusi si prestano bene al combustibile al torio, in quanto si evita la normale fabbricazione del combustibile.
L’uso del torio come nuova fonte di energia primaria è una prospettiva allettante da molti anni. Estrarre il suo valore energetico latente in modo efficace dal punto di vista dei costi rimane una sfida e richiederà notevoli investimenti in ricerca e sviluppo.
Il torio è un metallo naturale, leggermente radioattivo, scoperto nel 1828 dal chimico svedese Jons Jakob Berzelius, che gli diede il nome di Thor, il dio norreno del tuono. Si trova in piccole quantità nella maggior parte delle rocce e dei terreni, dove è circa tre volte più abbondante dell’uranio. Il suolo contiene in media circa 6 parti per milione (ppm) di torio. Il torio è molto insolubile, motivo per cui è abbondante nelle sabbie ma non nell’acqua di mare, a differenza dell’uranio. Il torio esiste in natura in un’unica forma isotopica – Th-232 – che decade molto lentamente (il suo tempo di dimezzamento è circa tre volte l’età della Terra). Le catene di decadimento del torio e dell’uranio naturali danno origine a minuscole tracce di Th-228, Th-230 e Th-234, ma la loro presenza in termini di massa è trascurabile. Quando è puro, il torio è un metallo bianco argenteo che mantiene la sua lucentezza per diversi mesi. Tuttavia, quando è contaminato dall’ossido, il torio si appanna lentamente all’aria, diventando grigio e infine nero. Se riscaldato all’aria, il torio metallico si incendia e brucia brillantemente con una luce bianca.
La fonte più comune di torio è il minerale fosfato di terre rare, la monazite, che contiene fino a circa il 12% di fosfato di torio, ma in media il 6-7%. La monazite si trova nelle rocce ignee e in altre rocce, ma le concentrazioni più ricche si trovano nei depositi placidi, concentrati dall’azione di onde e correnti con altri minerali pesanti. Le risorse mondiali di monazite sono stimate in circa 16 milioni di tonnellate, di cui 12 milioni di tonnellate in depositi di sabbie di minerali pesanti sulla costa meridionale e orientale dell’India. Esistono giacimenti consistenti in diversi altri Paesi come da tabella sotto.
Estimated world thorium resources
| Country | Tonnes |
| India | 846,000 |
| Brazil | 632,000 |
| Australia | 595,000 |
| USA | 595,000 |
| Egypt | 380,000 |
| Turkey | 374,000 |
| Venezuela | 300,000 |
| Canada | 172,000 |
| Russia | 155,000 |
| South Africa | 148,000 |
| China | 100,000 |
| Norway | 87,000 |
| Greenland | 86,000 |
| Finland | 60,000 |
| Sweden | 50,000 |
| Kazakhstan | 50,000 |
| Other countries | 1,725,000 |
| World total | 6,355,00 |
L’Agenzia internazionale per l’energia atomica (AIEA) e l’Agenzia per l’energia nucleare dell’OCSE (NEA) hanno pubblicato congiuntamente Uranium 2016: Resources, Production and Demand (spesso indicata come Red Book) fornisce una cifra di 6,2 milioni di tonnellate di risorse totali note e stimate (l’edizione 2018 della stessa pubblicazione non ha fornito stime sulle risorse di torio). I dati per le risorse ragionevolmente assicurate e dedotte recuperabili a un costo di 80 dollari/kg di Th o inferiore sono riportati nella tabella seguente, escludendo alcune cifre asiatiche meno certe. Alcune delle cifre si basano su ipotesi e dati surrogati per le sabbie minerali (monazite x contenuto presunto di Th), non su dati geologici diretti come la maggior parte delle risorse minerarie.Risorse mondiali stimate di torio.
La ricerca sull’uso del torio come combustibile nucleare è in corso da oltre 50 anni, anche se con un’intensità molto minore rispetto ai combustibili a uranio o uranio-plutonio. Il lavoro di sviluppo di base è stato condotto in Germania, India, Canada, Giappone, Cina, Paesi Bassi, Belgio, Norvegia, Russia, Brasile, Regno Unito e Stati Uniti.
Come già scritto, il Torio è più abbondante dell’uranio, basti pensare che nella crosta terrestre è presente in quantità di circa quattro volte superiori. Ciò significa che può rispondere alla crescente richiesta di energia sul lungo periodo.
Non solo, un reattore alimentato al torio produce una quantità inferiore di elementi radioattivi a vita lunga come plutonio, americio e curio. Questo fa sì che il combustibile esaurito che rimane nel reattore abbia una pericolosità di vari ordini di grandezza inferiore a quella di un reattore all’uranio e che le scorie prodotte possano essere smaltite più facilmente. La principale sorgente di radiotossicità è infatti rappresentata dal plutonio e dagli elementi radioattivi a vita lunga che si generano durante il funzionamento del reattore e che rimangono nel combustibile nucleare una volta che l’uranio si è consumato. Il plutonio si genera principalmente dall’uranio 238, un isotopo largamente presente nel combustibile tradizionale a base di uranio. Se questo viene sostituito dal torio, la produzione di plutonio si riduce notevolmente e con essa anche la radiotossicità del combustibile esaurito.
Questo aspetto permette anche di ridurre un altro rischio: il furto del combustibile nucleare esaurito per scopi bellici, ovvero per costruire un’arma. Un ordigno nucleare necessita di una certa quantità di plutonio particolarmente “puro”, che il ciclo del torio non produce. Un’ulteriore barriera contro la proliferazione nucleare è offerta dal campo di radiazione associato al combustibile esausto proveniente dal torio: l’uranio 233 prodotto dal torio può decadere in uranio 232, un isotopo che emette radiazione gamma molto pericolosa. Diventa così molto più difficile maneggiare il materiale per realizzare un ordigno.
Il ciclo del combustibile del torio viene talvolta promosso come dotato di eccellenti credenziali di non proliferazione. Gli Stati Uniti hanno prodotto circa 2 tonnellate di U-233 dal torio durante la “guerra fredda”, a vari livelli di purezza chimica e isotopica, in reattori per la produzione di plutonio. È possibile utilizzare l’U-233 in un’arma nucleare e nel 1955 gli Stati Uniti fecero esplodere un ordigno con una fossa composita di plutonio-U-233, nell’operazione Teapot. La resa esplosiva fu inferiore al previsto, pari a 22 chilotoni. Nel 1998 l’India ha fatto esplodere un ordigno molto piccolo basato sull’U-233, chiamato Shakti V. Tuttavia, la produzione di U-233 produce inevitabilmente anche U-232, che è un forte emettitore di raggi gamma, così come alcuni prodotti di decadimento come il tallio-208 (“torio C”), rendendo il materiale estremamente difficile da maneggiare e anche facile da rilevare. L’U-233 è classificato dall’AIEA nella stessa categoria dell’uranio altamente arricchito (HEU), con una quantità significativa in termini di salvaguardie definita in 8 kg, rispetto ai 32 kg dell’HEU.
Già nel 2011 fu presentata un’interrogazione a risposta scritta alla Commissione europea da parte dell’europarlamentare Oreste Rossi (EFD) «il nucleare rappresenta la fonte di energia più discussa e controversa del nostro tempo. Sebbene sia in grado di produrre energia elettrica in abbondanza con costi ammortizzabili nel tempo e un impatto ambientale inferiore rispetto alla combustione fossile, comporta, infatti, problemi di smaltimento delle scorie radioattive oltre che rischi concreti di incidenti che possono avere ripercussioni molto gravi sull’intero pianeta.
Tuttavia, già da diversi anni è nota una nuova tecnologia di nucleare basata sul torio anziché sull’uranio, in grado di produrre energia pulita, sicura e con ridotte quantità di scorie. Le centrali al torio utilizzano l’identico processo adottato per l’uranio, con il vantaggio, però, che la fissione nucleare può essere interrotta in qualsiasi momento senza la possibilità che si verifichi un incidente nucleare. Tali centrali costerebbero molto meno, non richiedendo infatti particolari sistemi di sicurezza.
Considerato inoltre che:
| 1. | il torio è tre volte più abbondante dell’uranio e ha un rendimento energetico nettamente superiore: una tonnellata di torio produce energia quanto 200 tonnellate di uranio, o oltre tre milioni di tonnellate di carbone; |
| 2. | la reazione nucleare a base di torio produce scorie in minor quantità e con un decadimento radioattivo estremamente inferiore; |
| 3. | il torio è un elemento molto comune in natura, presente in discrete quantità anche all’interno del territorio dell’UE. È inoltre sfruttabile interamente come combustibile, al contrario dello 0,7 % dell’uranio presente sulla Terra; |
| 4. | riconvertendo i reattori nucleari attualmente a base di uranio per utilizzare il torio, il costo annuo del combustibile di un reattore da un gigawatt basato sul torio sarebbe fino a 600 volte inferiore rispetto a uno alimentato ad uranio; |
chiedo alla Commissione se intenda sostenere l’utilizzo di tale materiale al posto dell’uranio nei reattori nucleari presenti negli Stati membri dell’UE, riducendo così le scorie radioattive e prevenendo eventuali incidenti?
| Risposta data da Máire Geoghegan-Quinn a nome della Commissione |
| Riferimento dell’interrogazione: E-004338/2011 |
| La scelta della tecnologia energetica, compresa la preferenza per l’opzione della tecnologia nucleare, è di competenza degli Stati membri. La Commissione non impone né raccomanda opzioni particolari, anche se richiede il mantenimento di elevati livelli di sicurezza e protezione della salute per quanto attiene al settore nucleare, in linea con quanto disposto dal trattato Euratom e dalla legislazione secondaria. La Commissione gestisce inoltre i programmi di ricerca dell’UE nell’ambito della scienza e della tecnologia nucleari, conformemente al trattato Euratom che integra i programmi nazionali. Questi programmi comprendono anche progetti relativi ai reattori e ai cicli del combustibile del torio (Th). Anche se il torio è quattro volte più abbondante dell’uranio (U), non è intrinsecamente «fissile», ossia in grado di sostenere una reazione a catena in un reattore nucleare con un rilascio controllato di energia. L’unico materiale fissile allo stato naturale è lo 0,71 % di uranio esistente sotto forma di isotopo U-235. È grazie a quest’anomalia della natura che possono esistere le centrali nucleari, poiché senza U-235 sarebbe stato impossibile costruire i primi reattori in grado di sostenere una reazione a catena. Il Th esiste quasi esclusivamente sotto forma di isotopo Th-232, che, come l’altro isotopo naturale dell’uranio, U-238, corrispondente al 99,3 % di tutto l’uranio naturale, è «fertile», può ossia essere convertito attraverso un trasformazione nucleare, in un isotopo fissile in un reattore nucleare configurato per «autofertilizzare» il materiale fissile. Nel caso del Th l’isotopo fissile è U-233; nel caso di U-238, il materiale fissile è dato dall’isotopo di plutonio 239 (Pu-239). Di conseguenza, per decidere se i programmi di ricerca debbano vertere sulla questione se il Th sia un materiale più «fertile» dell’isotopo U-238, è opportuno prendere in considerazione la fisica nucleare e la sicurezza, nonché le prospettive economiche e di non proliferazione. Si tratta di un dibattito scientifico tecnologico ed economico complesso. Non è veritiero sostenere che solo i cicli del combustibile Th-U offrano il maggior potenziale di sostenibilità rispetto all’attuale tecnologia nucleare; l’uso estensivo dei reattori autofertilizzanti a U-Pu consentirebbe altresì di ottenere da una data quantità di uranio un quantitativo di energia di 50-100 volte superiore a quello degli attuali reattori nucleari. Inoltre, a differenza dei reattori autofertilizzanti al Th, i reattori autofertilizzanti a base di U-Pu sono già in funzione in tutto il mondo. Tuttavia il ciclo Th-U potrebbe offrire vantaggi interessanti dal punto di vista della resistenza alla proliferazione e della gestione dei rifiuti, anche se in altri settori esistono palesi inconvenienti. Per esempio, i campi radioattivi molto più elevati generati dalla presenza di tracce di altri isotopi incrementano sensibilmente i costi di produzione del combustibile al Th, poiché è necessario dotarsi di una maggiore schermatura radiologica per proteggere i lavoratori rispetto agli attuali impianti a ciclo del combustibile U-Pu; sarebbe infine necessario svolgere molte più fasi del processo a distanza. Attualmente la ricerca nell’UE si concentra sulle capacità «autofertilizzanti» del ciclo del torio, in particolare nei «reattori a sali fusi», un concetto molto avanzato che offre numerosi vantaggi potenziali rispetto alla tecnologia attuale, all’adeguamento del ciclo del combustibile e alle condizioni di funzionamento dei reattori ad acqua leggera esistenti, al fine di trarre beneficio, anche se a un livello inferiore, dall’uso dei combustibili a base di torio. Nella fattispecie il reattore a sali fusi è stato scelto dal Forum internazionale «Generation IV» (GIF) quale uno dei sei sistemi a reazione da studiare per mezzo di una ricerca collaborativa fra gli Stati membri (Stati Uniti, Giappone, Francia, Svizzera, Russia, Cina, Corea del Sud, Sudafrica ed Euratom), anche se i lavori si trovano solo nella fase iniziale. |
Da alcuni anni il Nobel per la Fisica Carlo Rubbia sostiene la fattibilità di una centrale nucleare basata sulla fissione del Torio, elemento molto più diffuso dell’Uranio, ma meno radioattivo, le cui scorie sarebbero meno pericolose.
Pur essendo state studiate fin dagli anni ’60, le centrali nucleari al Torio non hanno mai suscitato molto interesse nei Paesi occidentali, mentre l’uso di questo combustibile è piaciuto di più a Cina e India.
E l’Italia, dopo l’approvazione della tassonomia europea, cioè l’inclusione di gas e nucleare nella lista ‘verde’, quale strada intraprenderà? Gas e nucleare entrano nella lista degli investimenti sostenibili dell’Unione Europea, il Bel Paese cosà deciderà?
