Un SMR, piccolo reattore modulare, funziona come una centrale nucleare tradizionale ad acqua. Nel nocciolo gli atomi di uranio si spezzano e liberano calore. Il calore trasforma l'acqua in vapore. Il vapore fa girare una turbina collegata a un generatore, che produce elettricità.
Quello che cambia non è la fisica ma l'architettura. Nei progetti più avanzati i componenti principali stanno dentro un unico recipiente, l'acqua circola senza pompe, i sistemi di emergenza funzionano senza elettricità e i pezzi grandi si costruiscono in fabbrica. Sono scelte di ingegneria rese possibili, o più facili, dalla potenza ridotta.
Questo articolo spiega prima il funzionamento di base e poi le differenze rispetto ai grandi reattori, con tre modelli reali: il BWRX-300 di GE Vernova Hitachi, il modulo di NuScale e il Nuward di EDF. Se vuoi sapere invece cosa significa SMR e quali progetti sono in sviluppo in Europa, leggi Cosa significa SMR.
Il punto di partenza: un reattore ad acqua
Quasi tutti gli SMR vicini al mercato sono reattori ad acqua leggera, cioè acqua normale. L'acqua fa due lavori: rallenta i neutroni, così la reazione a catena si mantiene, e porta via il calore dal nocciolo.
Esistono due varianti, spiegate bene dall'autorità di sicurezza nucleare degli Stati Uniti (NRC).
- Reattore ad acqua bollente (BWR). L'acqua bolle dentro il recipiente del reattore e il vapore va direttamente in turbina. Un solo circuito.
- Reattore ad acqua pressurizzata (PWR). L'acqua è tenuta a pressione molto alta perché non bolla. Cede il suo calore a un secondo circuito nei generatori di vapore, ed è lì che si forma il vapore per la turbina.
In entrambi i casi, dopo la turbina il vapore passa in un condensatore raffreddato con acqua di fiume, di mare o con torri di raffreddamento, torna liquido e viene rimandato verso il reattore.
In un grande PWR il recipiente del reattore, i generatori di vapore, le pompe e il pressurizzatore sono componenti separati, collegati da grandi tubazioni. È qui che gli SMR cambiano di più.
Primo cambiamento: tutto dentro un recipiente
Molti SMR ad acqua pressurizzata usano un design integrale: nocciolo, generatori di vapore e pressurizzatore stanno nello stesso recipiente in pressione.
Il modulo di NuScale ne è l'esempio più documentato. Secondo POWER Magazine, ogni modulo contiene nocciolo, due generatori di vapore a serpentina elicoidale e pressurizzatore in un solo recipiente. Il tutto sta in un contenitore di acciaio alto circa 23 metri (76 piedi) e largo 4,6 (15 piedi), immerso in parte in una piscina sotto il livello del suolo.
Il vantaggio è che spariscono le grandi tubazioni del circuito primario. In un reattore tradizionale la rottura di uno di questi tubi è uno degli incidenti di riferimento per cui si progettano i sistemi di emergenza. Se i tubi non ci sono, quel tipo di incidente cambia natura.
Nel BWRX-300 il problema si pone in modo diverso: essendo un reattore ad acqua bollente, non ha generatori di vapore. Il vapore nasce nel recipiente e va in turbina, come nei BWR tradizionali.
Secondo cambiamento: l'acqua circola da sola
Nei reattori tradizionali grandi pompe spingono l'acqua attraverso il nocciolo. Diversi SMR ne fanno a meno e usano la circolazione naturale: l'acqua calda sale perché è più leggera, quella raffreddata scende perché è più pesante, e il ciclo si mantiene da solo.
Secondo una rassegna tecnica sugli SMR negli Stati Uniti, il BWRX-300 funziona in circolazione naturale grazie a un recipiente alto con un "camino" interno, senza pompe di ricircolo. Anche il modulo NuScale funziona senza pompe del refrigerante primario.
Meno pompe vuol dire meno componenti da mantenere e meno guasti possibili.
Terzo cambiamento: sistemi di sicurezza passivi
I sistemi passivi raffreddano il reattore in emergenza sfruttando gravità, convezione e grandi riserve d'acqua, senza bisogno di elettricità o di un operatore.
Nel BWRX-300 il calore residuo viene scaricato da condensatori di isolamento immersi in vasche d'acqua. Secondo GE Vernova, il reattore può raffreddarsi da solo "per una settimana senza alimentazione né intervento dell'operatore". Nel NuScale la piscina in cui sono immersi i moduli fa da serbatoio di calore: l'NRC ha confermato che i sistemi di raffreddamento d'emergenza funzionano "senza alimentazione esterna né azione dell'operatore".
Non tutti gli SMR scelgono questa strada. Il Nuward originale prevedeva raffreddamento passivo; la versione rivista, secondo Nuclear Engineering International, "usa sistemi di sicurezza attivi" e componenti già in produzione. I dettagli tecnici completi del nuovo progetto non sono ancora pubblici.
Cosa significano questi sistemi per il rischio di incidente, e cosa non risolvono, è il tema di SMR e sicurezza.
Quarto cambiamento: costruiti in fabbrica
L'idea "modulare" è spostare in fabbrica il lavoro che oggi si fa in cantiere. Un esempio concreto: nel 2023 la coreana Doosan Enerbility ha iniziato a forgiare la parte superiore dei recipienti dei moduli NuScale, per un peso complessivo di oltre 2.000 tonnellate su sei moduli, secondo World Nuclear News. Il progetto a cui erano destinati, promosso da un consorzio di utility dello Utah e da costruire in Idaho, fu poi cancellato a novembre 2023 per i costi: la fabbrica da sola non garantisce la centrale.
A Darlington, in Canada, dove si costruisce il primo BWRX-300, l'American Nuclear Society riferisce che l'edificio reattore e quello turbina vengono realizzati a moduli; la piastra di fondazione è stata posata il 22 aprile 2026 e l'allacciamento alla rete è previsto per fine 2030.
Chi produce i componenti e chi vende i progetti è il tema di chi produce gli SMR. Se la fabbrica abbassi davvero i costi lo vediamo in quanto costa un SMR.
Combustibile e ricarica
Gli SMR ad acqua usano combustibile simile a quello delle centrali attuali: uranio a basso arricchimento in pastiglie di ossido, dentro barre raggruppate in elementi. Secondo la rassegna tecnica già citata, il BWRX-300 ha un arricchimento medio di circa il 3,8% e massimo del 4,95%; il NuScale sta sotto il 4,95%. Non serve l'HALEU, l'uranio più arricchito (tra il 5 e il 20%) richiesto da molti reattori avanzati.
La ricarica funziona come nei reattori grandi: si ferma l'impianto, si sostituisce una parte del combustibile, si riparte. Il BWRX-300 ha un ciclo di 12-24 mesi con fermate di 10-15 giorni secondo GE Vernova; il NuScale un ciclo di 18 mesi. Cosa succede al combustibile esaurito è il tema di SMR e scorie.
Tre modelli a confronto
| BWRX-300 | NuScale (US460) | Nuward | |
|---|---|---|---|
| Chi lo sviluppa | GE Vernova Hitachi (USA-Giappone) | NuScale Power (USA) | EDF (Francia), con Edison in Italia |
| Tipo | Acqua bollente (BWR) | Acqua pressurizzata (PWR), integrale | Acqua pressurizzata (PWR) |
| Potenza | 300 MWe netti, 870 MWt | 77 MWe e 250 MWt per modulo, fino a 6 moduli (462 MWe) | Fino a 400 MWe |
| Circolazione | Naturale, senza pompe di ricircolo | Naturale, senza pompe primarie | Non pubblicato |
| Sicurezza | Passiva, condensatori di isolamento | Passiva, moduli in piscina | Sistemi attivi nella versione rivista |
| Ricarica | Ogni 12-24 mesi | Ogni 18 mesi | Non pubblicato |
| Stato a ottobre 2026 | Prima unità in costruzione a Darlington, rete prevista fine 2030 | Design approvato dall'NRC a maggio 2025; Doicești (Romania) ha la decisione di investimento | Progetto concettuale completato a metà 2026, cantieri previsti dal 2030 |
Fonti della tabella: GE Vernova, POWER Magazine, rassegna arXiv, Nuclear Engineering International, American Nuclear Society.
Una nota di calcolo: dividendo la potenza elettrica per quella termica, il BWRX-300 converte in elettricità circa il 34% del calore, il modulo NuScale circa il 31%.
In sintesi
- Il principio è lo stesso delle centrali attuali: fissione, calore, vapore, turbina. Gli SMR più vicini al mercato sono reattori ad acqua con combustibile convenzionale, sotto il 5% di arricchimento.
- Cambia l'architettura: componenti in un unico recipiente, circolazione senza pompe e raffreddamento passivo in alcuni progetti, ma non in tutti, come mostra la revisione del Nuward.
- La costruzione in fabbrica è ancora da dimostrare in serie: il primo BWRX-300 a Darlington, con rete prevista a fine 2030, sarà il primo banco di prova occidentale.
Fonti: NRC, come una centrale produce elettricità; GE Vernova, BWRX-300; POWER Magazine, NuScale US460; Technical Overview of SMRs in the US, arXiv; Nuclear Engineering International, Nuward; World Nuclear News, Doosan; American Nuclear Society, Darlington.
