Cicli di combustibile avanzati

Oggigiorno alcuni Paesi riprocessano il combustibile nucleare irradiato, altri invece intendono smaltirlo direttamente in un deposito geologico, dopo averlo «confezionato» in contenitori appositi. Fra i Paesi con i parchi nucleari più grandi, la Francia riprocessa il suo combustibile ed offre servizi di riprocessamento commerciali ad altri Paesi; il Giappone riprocessa il suo combustibile ed utilizza servizi di riprocessamento all’estero, ma allo stesso tempo sviluppa la sua propria capacità di riprocessamento; infine gli Stati Uniti non riprocessano il loro combustibile benché ne abbiano la capacità.
Le tecnologie di riprocessamento oggi utilizzate su scala industriale permettono il recupero dell’uranio non utilizzato e del plutonio con lo scopo di riutilizzarli in combustibili a ossidi misti destinati ai reattori ad acqua leggera e ai reattori veloci del futuro e di ridurre il volume delle scorie da smaltire nei depositi geologici. Durante gli anni 90 il prezzo dell’uranio era talmente basso che il riprocessamento appariva economicamente poco interessante e la separazione del plutonio rappresentava possibili rischi di proliferazione. In questi ultimi anni il prezzo dell’uranio si è rivalutato.
Alcuni Paesi stanno mettendo a punto tecnologie avanzate di riprocessamento nell’ambito di cooperazioni internazionali quali il foro internazionale Generazione IV ed il partenariato mondiale per l’energia nucleare guidato dagli Stati Uniti. Queste tecnologie dovrebbero procurare diversi vantaggi. I rischi di proliferazione possono essere diminuiti evitando la separazione del plutonio dall’uranio. La separazione d’isotopi a lunga vita del combustibile (separazione spinta) con lo scopo d’irradiarli ulteriormente (trasmutazione) dovrebbe consentire l’eliminazione di questi isotopi. La radioattività delle scorie rimanenti dopo i processi di separazione spinta e di trasmutazione potrà diminuire per decadimento radioattivo naturale in qualche centinaio d’anni ad un livello inferiore a quello dell’uranio naturale che è servito a produrre inizialmente il combustibile. Con questa tecnica la carica termica delle scorie da smaltire nei depositi geologici può essere diminuita considerevolmente e ciò aumenta la capacità di smaltimento dei depositi stessi.
È possibile utilizzare anche il torio per produrre energia nei reattori nucleari. Questo elemento si trova in maggiore abbondanza dell’uranio nella crosta terrestre, e l’isotopo del torio che si trova in natura può essere trasmutato in un isotopo fissile dell’uranio. Diversi Paesi hanno fatto ricerche sul ciclo del combustibile al torio, però questa tecnologia non ha ancora raggiunto lo stadio dell’utilizzazione industriale.