Report sul Nucleare: tutto quello che c'è da sapere

Questo articolo tratta il tema dell’energia, e lo studio di valutazione dei rischi e dei costi della fonte energetica, ovviamente tutto in maniera molto soft,  in quanto uno studio accurato consta di molto tempo, richiederebbe moltissimo spazio per l’estensione dell’argomento, e soprattutto non è detto che tutte le informazioni risultino reperibili. Non vuole essere una condanna di una certa fonte energetica ma solo un tramite di informazione… La fonte usata per la “relazione” è Internet ( con tutti i rischi annessi:  siti di parte, esagerazioni, fonti sottostimate ecc..) 

Nel Mondo è sempre più crescente la domanda di energia da parte delle famiglie, delle imprese e delle città..La tecnologia si sa, ha bisogno sempre più di energia mano a mano che si va verso il futuro, cosi anche l’Italia ha sempre più fame di energia, e il governo italiano ha cosi aperto le porte ad un progetto nucleare per scopo civile, producendo energia da reattori nucleari.. Nella storia l’Italia ha detto no al nucleare nel 1987, quando un referendum popolare, dopo il disastro di Chernobyl nel 1986, ha sancito la chiusura delle 4 centrali presenti nel territorio italiano fino a quel momento funzionanti… In realtà sono state “chiuse” semplicemente le centrali nucleari che producevano energia, ma il progetto nucleare dopo il referendum è andato avanti con dei piccoli reattori cosiddetti sperimentali per studiare il fenomeno “fissione” e per trovare qualche miglioria al sistema... L’Ansaldo Nucleare e l’ENEL, ditte che hanno cooperato nella costruzione delle centrali italiane, hanno acquisito altre società estere o sono diventate azioniste di progetti nucleari all’estero! Basti pensare all’ENEL che ha proseguito il nucleare in Francia (collaborando con la EDF ) e in Slovacchia dove ha costruito un “parco” nucleare composto da 4 reattori modello VVER 440 stile sovietico da 7000MW in totale! E non da meno è l’Ansaldo nucleare, che costruisce in Romania un reattore nucleare modello CANDU stile canadese da 1300 MW di potenza… Sono presenti inoltre come già anticipato, dei reattori sperimentali nel suolo italiano (8), che sono di proprietà delle università (6) e due dell’ENEA ( in tutto sono attivi oggi 4 reattori sperimentali rispetto agli 8 di prima ), proprio quest’ultimi reattori, chiamati la Triga e il Tapiro, sono stati “riaccesi” il 20 ott 2010 e si trovano a “2 passi” dalla capitale, nel sito nucleare della “Casaccia”. Ovviamente “nulla” di preoccupante! Essendo sperimentali, hanno una potenza di 1MW max, producono ovviamente scorie seppur in quantità bassa e servono essenzialmente a scopo farmaceutico il più potente ( 1MW) e di studio dei futuri reattori di IV generazione il meno potente ( 5KW ) …

L’Italia, da quando il nucleare ha cominciato ad entrare nella storia della produzione dell’energia elettrica ( negli anni 60 ), è stata sempre al primo posto insieme a GB e USA, costruendo a Latina il primo reattore nucleare, di tipo MAGNOX ( I generazione) della potenza max di 153 MW !! Seguirono subito dopo altri 2 reattori, a Garigliano di tipo BWR ( Reattore ad acqua bollente, II generazione ) con potenza max di 150 MW, e a Trino di tipo PWR ( reattore ad acqua pressurizzata, II Generazione ) con potenza max 260 MW ( il primo reattore d’Europa nel 64 con una potenza così elevata )… Dopo vent anni seguì Caorso ( nel  ’81 precisamente ) con reattore di tipo BWR con una potenza max di ben 860 MW…

Queste centrali furono chiuse dopo il referendum, e i progetti di smaltimento tardarono ad essere attuati… Addirittura la centrale di Caorso, ricevette le normali manutenzioni per oltre 20 anni! Praticamente quello che si aspettava era una riapertura al nucleare e la conseguente riapertura della centrale…  In termini di costi l’ Italia paga per il “vecchio” nucleare circa 14,5 mld di € ( in questi  costi sono da rilevare: riprocessamento e messa in sicurezza delle scorie a Sellafield (GB), costruzione di bunker (in suolo italiano, Scansano Jonico(?)) atti a contenere le scorie, oneri nucleari da pagare a ENEL e ANSALDO perché hanno sostenuto gli investimenti delle 4 centrali, smantellamento o decomissioning dei reattori nucleari ).. In Italia per fortuna non si sono registrati eventi disastrosi ( fuga radioattiva altamente tossica, fusione nocciolo ), ma vi sono stati comunque piccoli incidenti, la centrale che ha più registrato incidenti è stata quella di Garigliano… L’ultimo incidente nucleare in Italia è accaduto nel 2006, nel sito ENEA della Casaccia con 6 contaminati…

Prima di proseguire con il progetto nucleare 2011 in Italia, andiam a guardare quali sono stati gli incidenti nel passato che hanno gettato “fango” sul nucleare, incidenti nella “SOLA” centrale… Molti invece inseriscono nella lista, anche incidenti nucleari del tipo: marittimi, aerei, farmaceutici; che non hanno niente a che vedere con la produzione di energia che possiede altri standard di sicurezza …E’ Abbastanza logico che quando si parla di eventi più o meno catastrofici ( in tutti i settori ) non vi siano dati esatti di morti (o anche contaminati ), ma si fanno delle stime che, in base a chi le fa, possono essere sottovalutate o sopravalutate, e bisogna soprattutto ricordare che alcuni eventi sono nascosti da segreto militare… La scala che misura l’entità del danno è la scala INES ( International nuclear event scale ) che va da 0 a 7 ( entità max paragonata a Chernobyl )… Ecco una lista di incidenti nucleari:

Chalk River ( Canada, 1952 ); non si hanno dati ; causa: semidistruzione del nocciolo.

Sellafield o Windscale ( Gran Bretagna, 1957 ); INES 5 ; 300 morti ( molte fonti parlano di dati sottostimati) ; causa: incendio nel reattore che produce plutonio.

Kyshtym ( Russia, 1957 ); INES 6; contaminati 270mila persone ; causa: bidone di rifiuti radioattivi esploso.

Three Miles Island ( USA, 1969 ); INES 5; nessun morto; causa: parziale fusione del nucleo.

CHERNOBYL ( Ucraina, 1986 ) : particolare attenzione merita l’incidente nucleare più disastroso al mondo. Il “parco” nucleare di Chernobyl (Pripjat) comprendeva 4 reattori (Lenin) di tipo RBMK-1000 (progettato e costruito solo in Unione Sovietica) reattori a canali refrigerato con acqua e grafite da 1000 MW di potenza l’uno; INES 7; morti accertati 65, stime di morti dovute alla fuoriuscita radioattiva da 30mila a 60mila per i Verdi europei, per Greenpeace si parla almeno di 200mila morti; causa: fusione del nucleo. Modelli RBMK-1000 sono ancora presenti in Russia e attualmente sono attivi 15 reattori modello “Chernobyl”…

Tokaimura ( Giappone, 1999 ); INES 4; 3 morti e 400 contaminati; causa: sovradosaggio di uranio con acido nitrico)

Mihama ( Giappone, 2004 ); 4 morti accertati.

Suffolk ( Gran Bretagna, 2007 ) perdita radioattiva.

La Maugue ( Francia, 2008); INES 1 .

Tricastin (Francia, 2008); 100 contaminati.

Biblis B (Germania, 2009) fuga interna di materiale radioattivo

Dampierre ( Francia, 2009) fuga di gas radioattivo

Leningrad ( Russia, 2009) perdita radioattiva.

Cruas (Francia, 2009); INES 2; causa: guasto circuito raffredamento.

L’ “Ultima” tragedia nucleare è quella di Fukushima ( Giappone, 2011). A Fukushima vi è un sito nucleare con ben 6 reattori di tipo BWR ( II Generazione ) con una potenza complessiva di 4,7 GW.. il reattore che ha avuto più problemi è il n° 3, che ha subito ( come tutti gli altri ) un terremoto pari a 9 scala Richter e uno tsunami, ed è quest’ultimo ad aver arrecato più danni… Intanto bisogna vedere il modello (BWR) per vedere la tecnologia e la sicurezza disponibile in questo impianto… La tecnologia BWR, di II generazione, utilizza lo stesso liquido ( acqua ) sia per raffreddare il nucleo sia per produrre energia alimentando cosi le turbine, inoltre il sistema di Fukushima prevede 2 impianti diesel indipendenti per supportare le pompe d’acqua desalinizzata in caso di mancata corrente… Quello che è successo a Fukushima, in maniera molto breve, è che durante il terremoto le centrali si sono arrestate, in assenza di corrente è partito il generatore diesel che assicura solo l’acqua di raffreddamento ( non producendo energia perchè la centrale è spenta ),e in seguito lo tsunami va a disabilitare i due generatori diesel… Un ulteriore sistema di emergenza si abilita, ovvero l’acqua delle piscine sotto al nocciolo, che interviene per abbassare la temperatura, ma ben presto si arriva a saturazione di vapore e i tecnici sono costretti ad aprire la valvola di sfogo.. I gas usciti da questa valvola di sfogo, che dovevano esser contenuti in un serbatoio, scoppiano per l’elevata presenza di ossigeno e idrogeno danneggiando il “coperchio del nocciolo” e fuoriuscendo all’esterno trasportando con se isotopi radioattivi. A questo punto non essendo ancora ripristinata l’elettricità, ed essendo la temperatura ancora molto alta all’interno del nocciolo, l’acqua presente non è ormai sufficiente a raffreddarlo, e si rischia una fusione o una parziale fusione nocciolo…

Ritornando all’Italia, il progetto nucleare dovrebbe essere una conseguenza del protocollo di Kyoto che in sostanza obbliga i paesi firmatari a ridurre le emissioni di CO2 nell’ambiente entro il 2012 ( del 5,2% rispetto al 1990);  alcune fonti parlano invece di un ritorno al nucleare finanziato dall’USA che mal vede lo sfruttamento di gas russo da parte dell’ Italia ( Ovviamente non scendiamo in merito a considerazioni politiche )… In merito al nucleare si registrano due opinioni discordanti, tra il governo francese e quello tedesco, il primo vuole rafforzare il ruolo del nucleare nella produzione di energia,  mentre il secondo ha intenzione di uscire dal nucleare entro il 2021…

Entrando nel nucleare l’Italia andrebbe ad aumentare il numero di centrali presenti nel suolo europeo, di cui ben 58 sono francesi, 18 inglesi, 17 tedesche, 8 spagnole, 7 belghe, 5 svizzere, e  1 situata in Slovacchia. Il progetto nucleare in Italia verrà affidato a 2 imprese leader, ENEL e ANSALDO. La prima gode di un rapporto ottimo e una partecipazione a progetti del EDF, impresa leader in Francia per la costruzione e affidamento di centrali nucleari , con la quale ( se passa il referendum ) andrebbe a costruire 4 (?) centrali nucleari di tipo EPR; mentre l’ANSALDO potrebbe ricevere finanziamenti statunitensi per la costruzione di altre centrali ( AP-1000 ?)… I siti dove verranno costruiti le centrali, invece dovrebbero essere decisi da una apposita commissione nucleare, che dovrebbe essere del tutto indipendente da chi invece finanzia il progetto, che si baserà sulla base di acqua a disposizione, rischi sismici, rischi di tsunami, trasporto, ubicazione sicure delle scorie. Prima della sua istituzione però c’è chi incomincia a muovere i primi passi verso la determinazione di aree “perfette” per ubicare le centrali. Vengono ritenute valide aree che ospitano i vecchi siti nucleari, quindi Trino, Garigliano, Caorso, Latina, alla quale si aggiungono Palma (AG), Scansano Jonico (MT), Mola (BA), Termoli (CB), Oristano, Ravenna, Chioggia (PD), Monfalcone (GO)…

Funzionamento PWR

Andiamo a vedere il progetto EPR in Italia, valutando i costi, la sicurezza ed una, seppur minima comparazione con l’impianto di Fukushima.

L’EPR, in breve, è un reattore di III+ generazione, fa parte della filiera PWR, e utilizza due tubazioni  contenente fluido ( acqua ): l’ uno per raffreddare il  nocciolo, il secondo per generare corrente (attraverso la turbina).. Lo schema di funzionamento ( semplificato ) è : il fluido 1 ( per distinguerlo dal fluido 2 dell’altra tubazione) raffredda il nocciolo, dopo attraverso uno scambiatore di calore cede calore al fluido 2 ( non c’è miscelamento tra fluido 1 e fluido 2, sono tubazioni indipendenti e separate, c’è solo scambio di calore) che diventa vapore e va ad alimentare la turbina…( capiremo il perché delle 2 tubazioni indipendenti quando lo paragoneremo al BWR di Fukushima). Gli EPR che dovrebbero essere installati in Italia dovrebbero essere 4 ( i primi ) con una potenza di 1600 MW ciascuno, un efficienza elettrica del 37% e una vita operativa di 60 anni. I combustibili utilizzati sarebbero due : o uranio arricchito al 5% o MOX ( miscela di Uranio e Plutonio)

Per quanto riguarda la sicurezza, l’EPR dispone di:

1. ·         4 sistemi indipendenti di refrigeramento d’emergenza;
2. ·         Un contenimento metallico attorno al reattore
3. ·         un contenitore ed un area di raffreddamento passivo del materiale fuso;
4. ·         doppia parete in calcestruzzo armato di diametro di 2,6 metri…

Alcuni di queste dotazioni di sicurezza sono già presenti e testati in altri reattori.

Il vantaggio di un EPR, è che ha un efficienza migliore, in quanto sfrutta maggiormente il combustibile. Ma proprio perché sfrutta maggiormente il combustibile, le scorie che esso produce, seppur ne produce di meno rispetto agli altri modelli, sono molto più radioattive ( cioè hanno un tempo di decadimento maggiore).

Funzionamento BWR

La differenza sostanziale che vi è tra un reattore di Fukushima modello BWR e un EPR, forma progredita di un PWR, è il funzionamento…  Il BWR usa una sola tubazione di fluido sia per raffreddare il nocciolo che per generare elettricità, mentre il PWR due… Un reattore PWR è in grado senza elettricità di poter raffreddare il nocciolo, grazie alla doppia tubazione e allo scambiatore di calore. Inoltre le valvole di sfiatamento possono essere usate tranquillamente per diminuire la pressione e la saturazione del vapore, in quanto il fluido 2 non passa dal nocciolo e pertanto non possiede isotopi radioattivi…

La componente che preoccupa e non poco sono i costi. Gli EPR previsti in Italia, dovrebbero costare 4,5 miliardi di euro l’uno solo per l’imponente struttura… Si trattano ovviamente di stime che tendono a lievitare molto rapidamente quando si passa alla costruzione, esempio pratico è il reattore di Olkiluoto (Finlandia) cui prezzo è lievitato di ben  3mld, dalla progettazione alla costruzione, arrivato a 8 mld di € … I costi di gestione  per un impianto di 1600 MW è di 3c€ al KW/h; con un rapido calcolo in 30 anni, i costi di gestione sarebbero di  12,6 miliardi di €. Inoltre bisogna aggiungere i costi assicurativi che la centrale deve assicurare per un qualsiasi incidente, che variano da nazione a nazione ( essi infatti sono imposti dalla nazione) in media i costi si aggirano intorno ai 700 milioni di €, anche se il costo dell’incidente di Chernobyl è quantificato in 205 mld di €, e in confronto sembrano molto pochi… Poi vi sono costi di revisione delle scorie quantificate in 2 mld di € per un solo bunker di stoccaggio, e non è detto che un bunker basti per stoccare tutte le scorie prodotte nella centrale. Per ultimi i costi di smantellamento e messa in sicurezza dell’impianto, costi che sono ancor più stime dei costi di costruzione ( costi sostenuti dopo 70-80 anni!!), si parla intorno ai 800 mln di €, ma anche qui vi sono delle perplessità. I costi dipendono dal tempo impiegato a smantellare il materiale radioattivo, costi che possono lievitare e arrivare fino a 10 mld di €, basti pensare che per smantellare le centrali italiane (4) occorrono 6 miliardi di € adesso, ma ancora per essere messe in sicurezza passerà ancora un po’ di tempo… I costi di installazione possono essere “sensibilmente” ridotti adottando una strategia di costruzione di più reattori nello stesso sito, strategia utilizzata da moltissime aziende e l’esempio significativo è proprio Fukushima… Con un accumulo di reattori tutti localizzati in un punto aumenterebbero i costi di “inefficienza” ovvero quei costi dovuti al cosiddetto “ Effetto Joule”, perché saranno maggiori le distanze che l’energia dovrà fare per arrivare all’utenza ( dipende anche dalla potenza del reattore oltre che la numerosità ) e di conseguenza aumenta l’energia dissipata tramite calore, e poi aumentano il numero di centraline di trasformazione della tensione…

I profitti di una centrale nucleare dipendono essenzialmente dalla vendita dell’energia elettrica prodotta dalla fissione, essendo che l’energia nucleare viene venduta a 10c€ al KW/h, in 30 anni, l’impresa nucleare dovrebbe mettere da parte la bellezza di 42 mld di €.   

Gli utili, se tutto procedesse come da progetto (senza ritardi, senza inflazione significativa ecc..) facendo due conti approssimativi dovrebbe essere di 20 mld di €. Purtroppo qualche intoppo si viene a creare sempre (anche il semplice aumento del costo del carburante Uranio), pertanto ( sempre approssimativamente ) gli utili potrebbero scendere sensibilmente e attestarsi intorno ai 4 mld di €.

 La fissione è il metodo, oggi, per ottenere energia dall’atomo scindendo due atomi pesanti, ma è veramente l’unica forma di energia derivante dall’atomo? Per adesso si. Ma la fusione è davvero cosi lontana nel tempo?? Molte fonti sono concordi nel dire che ci vorranno altri 40 anni, quindi più o meno nel 2050. Fusione che consiste nell’unione ( e non scissione ) di due atomi leggeri come deuterio e trizio ( isotopi dell’ idrogeno ) formando un nucleo di elio, un neutrone e energia (17,6 MeV). I programmi di fusione impiegano forse il maggior sforzo economico per quanto riguarda la ricerca dell’energia nel mondo, e soprattutto sono programmi coesi, cioè programmi non riguardanti la singola nazione, ma programmi a cui partecipano tutti gli stati… Il più famoso è il progetto ITER con la collaborazione di UE, USA, Giappone, Russia, Cina, Corea del Sud, India. L’ITER è già a buon punto, come dimostra la costruzione del primo reattore a fusione sperimentale a Cadarache (Francia) nel 2019, per studiarne i fenomeni… Ovviamente passeranno decenni prima di ottenere i risultati sperati e quindi la costruzione di altre centrali non più sperimentali ma civili al fine di produrre energia. Vi è anche un piccolo progetto italiano che proprio ultimamente ha trovato come partnership la Russia, il progetto si chiama IGNITOR, e prevede la costruzione di un reattore molto più piccolo rispetto al progetto ITER, che verrà costruito in Russia.

Schema della cella elettrolitica al plasma di Ohmori e Mizuno

Ma vi è soprattutto un altro importantissimo progetto, costruito ancora una volta da ricercatori ITALIANI, e poi ceduto ai francesi e giapponesi ( la solita nostra situazione Italiana, inventiamo e poi facciamo chiudere e i progetti passano a chi veramente ci crede ), l’oggetto in questione si chiama FUSIONE FREDDA… La cosiddetta fusione fredda è un ramo di fusione dove le temperature di esercizio sono più basse e permettono anche “la fusione a livello domestico”..Fusione Fredda che può essere “svolta” con 2 metodi o  con catalizzazione da muoni o con confinamento chimico… Tutto parte da Martin Fleischmann e Stanley Pons che riproducono e divulgano esempi di fusione fredda nel 89… La parola passa all’Italia nel 2002 quando il fisico Antonella DeNinno nei laboratori dell’ENEA di Frascati riproduce le teorie di un altro fisico italiano, Giuliano Preparata, che verificava quindi la produzione di eccesso di calore e di elio4 condizioni essenziali per la fusione fredda… A questo progetto si interessò, Carlo Rubbia (nobel per la fisica nel 1984), cui però presto se ne persero le tracce e il progetto fu insabbiato... Nel marzo 2003, L’EDF tramite la CEA chiese informazioni dettagliate sul progetto ENEA, quest’ultimi visto l’interessamento del colosso EDF resero noti i progetti a questi cercando magari una collaborazione, e invece il progetto fu “vergognosamente” copiato e portato a Parigi… Nel 2005, l’ENEA e il progetto fusione fredda viene incentivata dal governo… I numeri parlano chiaro, 1 gr di Palladio e 1 litro di acqua pesante ( D2O) possono produrre decine di KW per un secolo.. Un altro esperimento portato avanti dai fisici Iorio e Cirillo in un laboratorio artigianale ( a testimonianza che è accessibile a tutti ) prevede invece una sensibile diminuzione di costi utilizzando non Palladio e acqua pesante, ma bensì tungsteno e acqua distillata i cui costi sono di circa una decina di euro nel complesso… Ma allora perché la fusione a freddo non è ben sovvenzionata e migliorata?? Sono due i motivi: il primo, essendo facilmente riproducibile nell’ambito domestico ( con opportune precauzioni è chiaro ) ne fa un’energia facile e accessibile a tutti difficilmente monopolizzabile..e chi ci perde?? Ci perde chi con l’energia ci guadagna e chi produce combustibile. I gestori dell’energia perderebbero praticamente l’uso delle centrali, per questo si punta sulla fissione o sulla fusione calda perché esse danno grandi quantità di energia che può essere venduta a milioni di utenze, mentre questa fusione fredda da energia in pacchetti “familiari” ed è  facile da riprodurre … Il secondo motivo fa più paura, ovvero che la ricerca dei governi si sposta da produrre “energia”,  a produrre armi nucleari a bassa potenza utilizzabili in guerre normali, caricando non il palladio con il deuterio ma bensì l’uranio …

Dopo questo mix di notizie riguardanti fissione e fusione, la domanda ci sorge spontanea… La fissione è il nostro prossimo futuro?? Oppure aspettiamo 50 anni, tempo in cui la fusione a caldo sarà pronta, e “tappiamo” la ricerca di energia con fonti  “rinnovabili “ , con gas naturale [ essendo che le rinnovabili possono essere solo alternative, in quanto moltissime se non tutte (tranne l’idroelettrica) non sono costanti, cioè sono aleatorie ( quando il sole c’è si produce, e cosi via…)] e con biomassa [ bruciare rifiuti ] ???  Oppure facciamo pressione ai governi affinché “si spendano” per la fusione a freddo??

Si ringrazia per la collaborazione Patrizia Puzzo ( studentessa di fisica dell' Università di Catania )