Nel dibattito sull’energia, la transizione verso un futuro a basse emissioni di carbonio spesso si concentra sulle fonti rinnovabili come il solare ed eolico. Tuttavia, i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) stanno dimostrando che l’energia nucleare, in particolare quella basata sui sali fusi, potrebbe svolgere un ruolo cruciale. Il Professor Michael Short, insieme a Weiyue Zhou PhD ’21, ha dedicato anni a risolvere una delle principali sfide nell’uso di reattori nucleari a sali fusi: la corrosione dei materiali.

Il problema della corrosione è stato a lungo un ostacolo per i progetti di reattori nucleari, sia a fissione che a fusione, che utilizzano sali fusi come combustibili o refrigeranti. La corrosione dei metalli esposti al sale fuso e alle radiazioni può compromettere la sicurezza e l’efficienza dei reattori. Tuttavia, le recenti ricerche del MIT hanno mostrato che la corrosione potrebbe essere gestita utilizzando le leghe metalliche giuste.

Una delle sfide principali affrontate dai ricercatori del MIT è stata la creazione di un apparato sperimentale che potesse simulare le condizioni all’interno di un reattore nucleare in modo accurato. È stato necessario un approccio innovativo per esaminare contemporaneamente gli effetti della corrosione e dell’irradiazione sui materiali. Utilizzando protoni accelerati per emulare l’impatto dei neutroni, Short e Zhou sono stati in grado di studiare la corrosione in leghe metalliche sotto condizioni realistiche.

I risultati preliminari hanno dimostrato che, in alcuni casi, l’irradiazione dei protoni potrebbe effettivamente rallentare la corrosione anziché accelerarla, sorprendendo i ricercatori. Questo fenomeno potrebbe avere importanti implicazioni per il design e la sicurezza dei reattori nucleari futuri. L’uso di leghe metalliche specifiche, con un alto contenuto di elementi resistenti alla corrosione come il nichel, potrebbe aiutare a mitigare i danni causati dalla corrosione nei reattori a sali fusi.

Gli esperimenti successivi hanno coinvolto leghe commerciali, confermando che le leghe con una maggiore concentrazione di elementi non solubili nel sale fuso tendono a resistere meglio alla corrosione indotta dalle radiazioni. Questi risultati forniscono una guida pratica per i progettisti di reattori nucleari, suggerendo che la scelta di leghe metalliche con un alto contenuto di elementi resistenti alla corrosione potrebbe migliorare la sicurezza e l’efficienza dei reattori a sali fusi.

Nonostante i progressi, i ricercatori sottolineano che c’è ancora molto da fare. Ulteriori studi sono necessari per comprendere appieno il meccanismo di corrosione nei diversi tipi di leghe e in diverse condizioni di irradiazione. Tuttavia, le scoperte del MIT offrono un prezioso contributo alla ricerca sulla sicurezza e l’efficienza dei reattori nucleari.

In definitiva, la ricerca del MIT potrebbe aiutare a sbloccare il potenziale dell’energia nucleare a sali fusi come una fonte di energia sicura, pulita ed efficiente per il futuro. Con ulteriori sviluppi e collaborazioni internazionali, questa tecnologia potrebbe giocare un ruolo fondamentale nella lotta contro il cambiamento climatico e nell’abbattimento delle emissioni di carbonio.

La ricerca è stata finanziata da diverse fonti, inclusi enti governativi e aziende private, evidenziando l’importanza dell’investimento nella ricerca energetica innovativa per affrontare le sfide del XXI secolo.

Il postdoc Weiyue Zhou (a sinistra) e il professore associato Michael Short collegano una nuova camera di prova contenente un campione di metallo e sale all’estremità di un acceleratore di protoni. Gli esperimenti condotti fino ad oggi mostrano che l’irradiazione protonica diminuisce il tasso di corrosione in alcune leghe metalliche: una notizia potenzialmente buona per i progettisti di promettenti reattori nucleari che si basano su sali fusi, che tendono ad essere altamente corrosivi.

Crediti:Foto: Gretchen Ertl