ENERGIA E SICUREZZA
I cambiamenti climatici pongono oggi tutti i Paesi di fronte ad importanti cambiamenti nel settore dell'energia. In Europa il target ambizioso è di arrivare entro il 2030 a diminuire almeno del 40% le emissioni di gas serra rispetto al 1990, con un aumento della quota della energia rinnovabile ed una efficienza energetica superiore. Mantenere competitività in questo settore in profonda trasformazione e affrontare le esigenze della sostenibilità energetica e della decarbonizzazione richiede nuovi sforzi in ricerca ed innovazione.
I paradigmi consolidati devono quindi affrontare problematiche complesse. Nel caso dell'energia nucleare ad esempio sono punti di attenzione sia lo smantellamento di vecchi impianti che la progettazione di quelli nuovi, così come il trattamento delle scorie radioattive. L'INFN a livello italiano ed europeo si occupa di questi temi. Ad esempio con lo sviluppo di tecnologie per il controllo delle condizioni ambientali nei depositi di scorie radioattive, con reti di fibre scintillanti che monitorano i fusti contenenti sostanze radioattive, attraverso rivelatori di neutroni a basso costo per il controllo dei contenitori di combustibile esausto e utilizzando reti intelligenti di rivelatori nella filosofia della Internet of Things. L'attenzione alla sicurezza legata alle sostanze potenzialmente pericolose viene applicata anche ai trasporti, con soluzioni per i controlli nei porti e ai varchi: l'INFN ha sviluppato tecnologie per la rivelazione non invasiva di sorgenti radioattive e materiali strategici, basati sulla tomografia con muoni cosmici o con rivelazione diretta di fotoni o neutroni con scintillatori a grande area caricati al gadolinio. La tomografia con muoni cosmici ha peraltro interessanti applicazioni anche alla ricostruzione del contenuto di manufatti "storici" contenenti sostanze radioattive e al controllo dei contenitori di combustibile esausto.
L'INFN volge anche uno sguardo al futuro, alle nuove tipologie di impianti per produzione di energia nucleare per fissione - di IV generazione o guidati da acceleratori (ADS) - con caratteristiche di sicurezza sempre più all'avanguardia. I sistemi a fissione innovativi, critici e sottocritici, necessitano dello studio dei parametri legati alla cinematica e dinamica del sistema. Cruciale è lo studio della distribuzione del flusso di neutroni veloci e della loro distribuzione energetica: l'esperienza nello sviluppo di rivelatori dell'INFN rende possibile questo tipo di studi con strumenti radiation hard per misurare alti flussi di neutroni in campi misti neutroni/gamma. Questo è un tipo di esperienza che viene utilizzata anche nella sperimentazione sui reattori a fusione. L'INFN contribuisce al progetto ITER, nell'ambito del consorzio RFX. L'INFN è coinvolto su diversi fronti, quali: il sistema di iniezione ad atomi neutri - uno dei principali metodi di riscaldamento ausiliare del plasma - lo studio della dinamica dei fasci, il raffreddamento di varie componenti, lo studio delle alte tensioni in vuoto e i sistemi di accelerazione di particelle ad altissime prestazioni. L'INFN contribuisce a questo settore attraverso convenzioni e collaborazioni con le industrie di riferimento del settore ed Enti nazionali ed internazionali (quali ENEA, CNR, Politecnici, Euratom e JRC), svolgendo attività di ricerca e sviluppo sia con fondi interni dell'istituto che con fondi europei. Tutto questo è reso possibile dall'esperienza di lunga data nella progettazione, sviluppo ed utilizzo di rivelatori di nuclei, particelle e radiazione, e nelle applicazioni di acceleratori di ioni e particelle alle problematiche dell'energia nucleare.