ADVANCED MODULAR REACTORS: IL RUOLO DEL NUOVO NUCLEARE IN ITALIA AL 2050 E IL CONTRIBUTO DELLA RICERCA ITALIANA ALLO SVILUPPO DEI LEAD-COOLED FAST REACTORS

The current geopolitical landscape, together with the climate crisis, requires energy technologies capable of ensuring environmental sustainability, energy security, and the reliability of the electricity system. In this context, advanced nuclear energy has the potential to complement renewable energy sources and contribute to the achievement of these objectives. This thesis investigates the potential role of Generation IV nuclear power, with particular focus on Lead-cooled Fast Reactors (LFRs), within the Italian energy mix in the context of the Net Zero 2050 pathway. The analysis is preceded by an overview of the fundamental principles of nuclear fission and the main economic metrics used to compare different electricity generation technologies. Attention is devoted to one of the technological pathways currently being pursued at the European level: ALFRED (Advanced Lead Fast Reactor European Demonstrator), a project resulting from extensive research and development efforts, to which Italy has made a particularly significant contribution. The analysis highlights the potential of LFR technology to contribute, alongside renewable energy sources, to the achievement of decarbonization targets while enhancing the resilience and economic efficiency of the electricity system. Nevertheless, several technological and economic uncertainties remain, making it necessary to continue research and development activities in this field.

Lo scenario geopolitico mondiale, congiuntamente all’emergenza climatica, richiede tecnologie energetiche in grado di garantire sostenibilità ambientale, sicurezza energetica e affidabilità del sistema elettrico. In tal senso, il nucleare avanzato ha il potenziale per affiancare le fonti rinnovabili e contribuire al raggiungimento di tali obiettivi. Il presente lavoro analizza il potenziale ruolo del nucleare di quarta generazione, con particolare attenzione ai Lead-cooled Fast Reactors (LFR), nel mix energetico italiano nel contesto del Net zero 2050. Tale analisi viene preceduta da una trattazione dei principi fondamentali della fissione nucleare e delle principali metriche economiche utilizzate per confrontare le varie fonti di energia elettrica. Particolare attenzione, infatti, viene dedicata ad uno dei filoni tecnologici perseguiti a livello europeo: il dimostratore ALFRED (Advanced Lead Fast Reactor European Demonstrator), frutto dello sforzo di ricerca e sviluppo, in particolare, dell’Italia. Dall’analisi emerge come la tecnologia LFR possieda il potenziale per contribuire, assieme alle fonti rinnovabili, al soddisfacimento degli obiettivi di decarbonizzazione, resilienza ed economicità del sistema elettrico. Permangono tuttavia alcune incertezze di natura tecnologica ed economica che rendono necessario il proseguimento delle attività di ricerca e sviluppo.