Analisi energetica e studio di fattibilità di reattori modulari compatti per propulsione navale mercantile

Abstract

L’innovazione tecnologica è sempre di più guidata dalle necessità di ridurre le emissioni di gas climalteranti. Le scelte politiche di molte organizzazioni e Paesi hanno un ruolo fondamentale nel direzionare lo sviluppo delle nuove tecnologie. La tecnologia nucleare è sicuramente una delle alternative a disposizione per far fronte a questi requisiti. Attualmente già decisamente matura nel campo della produzione di energia elettrica è però una soluzione molto poco nota al grande mercato globale nel settore del trasporto marittimo civile e mercantile; il settore navale rappresenta una voce non trascurabile in termini di emissioni globali ed è in espansione, dunque la strada verso la net zero carbon emissions non può prescindere dalla necessità di trovare una soluzione solida e fattibile anche in questo campo. In tale ottica recenti studi si stanno occupando di rendere realizzabile l’implementazione della tecnologia nucleare nel contesto marittimo servendosi di reattori modulari compatti (SMR, Small modular Reactors). Contemporaneamente l’avanzamento tecnologico dei reattori nucleari a fissione sta mirando verso la quarta generazione. Quello che ci si propone nella seguente tesi è dare un contributo attraverso valutazioni tecniche che consentano di comprendere in quale modo questo connubio tecnologico possa essere percorribile. L’idea chiave è quella di rendere possibile l’implementazione del reattore modulare per soddisfare l’intera domanda energetica della nave. Le considerazioni verranno esposte previa contestualizzazione del settore navale attuale e dello stato dell’arte dei reattori modulari compatti. Risulta necessario infatti una conoscenza di tutti i fattori che ruotano attorno a questi due mondi per poter in maniera attendibile trarre delle conclusioni sensate sulla fattibilità dell’idea, sui suoi pregi e sui suoi limiti. Per sostenere la tesi proposta ci si concentrerà innanzitutto su una parte iniziale che ripercorre l’esperienza ad oggi maturata sulla propu

The technologic innovation is increasingly driven by the need to reduce climate-changing gas emissions. The policy choices of many organizations and countries play a key role in directing the development of new technologies. Nuclear technology is certainly one of the alternatives available to meet these requirements. Currently it is already definitely mature in the field of power generation; however, it is a very unfamiliar solution to the large global market in the civil and merchant shipping sector. The shipping sector represents a non-negligible element in terms of global emissions and it is in expansion, so the road to net zero carbon emissions cannot be separated from the need to find a robust and feasible solution in this field as well. In this perspective, recent studies are dealing with making it feasible to implement nuclear technology in the maritime context by making use of Small Modular Reactors (SMRs). Meanwhile, the technological advancement of nuclear fission reactors is aiming toward the Generation-IV. What we aim to do in the following thesis is to contribute through technical evaluations in order to understand if and how this technological combination can be viable. The key idea is to make it possible to implement the Small Modular Reactor to meet the entire energy demand of the ship. Considerations will be given after contextualizing the current naval industry and the state of the art of SMRs. Indeed, in order to draw sensible and reliable conclusions about the feasibility of the idea, its merits and limitations, it is necessary to acquire a knowledge of all the factors revolving around these two worlds. To support the proposed thesis, we will first focus on an initial section reviewing the current experience on naval propulsion, particularly nuclear propulsion, and then we will specifically deal with the current state of the art of SMRs. These insights will lay the foundation for the central part of the discussion, which will focus on the real po