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folliaquotidiana.netDecommissioning NucleareLa questione del decommissioning delle centrali
nucleari è spesso ignorata, ma è particolarmente importante. Per decommissioning si intende lo smantellamento di un sito nucleare (tipicamente una centrale) e il ripristino dello stesso. Questa operazione, che è composta di varie fasi è molto lunga e molto costosa.
Le fasi principali sono le seguenti:
1.Cessazione della generazione di elettricità
2.Rimozione combustibile nucleare, svuotamento dei sistemi idraulici, sorveglianza e monitoraggio
3.Decommissioning: invio materiali radioattivi ai depositi, demolizione edifici non contenenti materiali radioattivi, sorveglianza e monitoraggio
4.Ripristino del sito: termine della fase di sorveglianza e monitoraggio, il sito perde ogni restrizione e limitazione e torna ad essere disponibile
Le fasi possono essere diverse da nazione a nazione, e possono essere chiamate con termini diversi, ma sostanzialmente le procedure sono quelle indicate. Le fasi avvengono in un arco di tempo pari a circa 100 anni. Non è uno scherzo. Dalla chiusura dell’impianto al ripristino del sito trascorre un secolo. Per quale motivo? Per varie cause, tra cui il decadimento radioattivo di alcuni elementi e la possibilità di affrontare meglio i costi.
Per avere un’idea di questi ultimi, negli Stati Uniti ogni operatore che costruisce un reattore nucleare deve garantire una certa somma per la fase di decommissioning (Minimal Financial Assurance). Questa somma dipende dalla potenza del reattore in costruzione, e varia da 1,2 a 3,4 miliardi di dollari del 1986, che corrispondono a 2,5 – 6,6 miliardi di dollari del 2009. [1]
Smantellare una centrale nucleare dove è presente combustibile nucleare altamente radioattivo, dove i materiali che compongono il nocciolo del reattore (cemento, acciaio, ecc.) sono anch’essi altamente radioattivi e dove sono presenti molti altri materiali con livelli inferiori di radioattività, è molto complesso e costoso. Deve essere svolto in sicurezza per i lavoratori e per l’ambiente circostante.
Negli Stati Uniti sono presenti 13 reattori in fase di decomm
issioning. La NRC ha definito tre procedure per lo smantellamento che possono essere impiegate singolarmente o combinate assieme:
•DECON: l’equipaggiamento, le strutture e le porzioni del sito che contengono elementi radioattivi sono rimosse o decontaminate ad un livello tale da permettere la bonifica del sito.
•SAFSTOR: il sito è posto in una condizione sicura e stabile fino a quando può essere decontaminato e smantellato. Durante questa procedura il sito viene lasciato intatto o parzialmente smantellato. Il combustibile deve essere rimosso assieme ai liquidi radioattivi.
•ENTOMB: le strutture, i sistemi e i componenti sono sepolti nel cemento. Procedura sconsigliata e valutata caso per caso dalla NRC.
I costi possono variare in base al tipo di reattore, ma una stima ufficiale della NRC [2] effettuata nel 2004 calcola che lo smantellamento di un reattore di tipo PWR (Pressurized Water Reactor, uno dei tipi più diffusi) varia da 233 milioni di dollari (procedura DECON) a 364 milioni di dollari (procedura SAFSTOR), mentre lo smantellamento di un reattore di tipo BWR (Boiling Water Reactor) varia da 341 milioni di dollari (DECON) a 522 milioni di dollari (SAFSTOR).
Ma i costi possono variare, anche parecchio, a causa delle peculiarità dei siti. Ad esempio, l’unità 2 della centrale di Three Mile Island, tristemente famosa per un grave incidente avvenuto nel 1979 (parziale fusione nel nocciolo e rilascio di radioattività), ha completato la rimozione del combustibile nucleare nel 1990, e da allora è in fase di decontaminazione a lungo periodo. I costi sono stimati in 831 milioni di dollari, e attualmente (2009) ne sono disponibili solo 484. Nel Regno Unito, il grande complesso di Sellafield rappresenta un sito difficile da bonificare, in parte a causa delle sue dimensioni e della sua complessità, poiché è adibito al riprocessamento del combustibile esaurito, e in parte a causa della contaminazione del terreno circostante dovuta negli anni a perdite di materiali radioattivi (le stime ufficiali parlano di 20 milioni di metri cubi di terreno contaminato [3]). I costi di decommissioning di Sellafield saranno pari a 24 miliardi di euro e la bonifica completa del sito sarà terminata nel 2120.
L’NDA britannica stima che lo smantellamento delle 19 centrali nucleari obsolete costerà 73 miliardi di sterline (pari a 82 miliardi di euro) nell’arco di 100 anni. Quindi, l’eredità nucleare peserà nel Regno Unito circa 820 milioni di euro l’anno per un secolo. Il budget dell’NDA per l’anno 2010/11 è di 3,2 miliardi di euro, di cui circa 1,7 miliardi saranno destinati al sito di Sellafield.
Il decommissioning è strettamente legato al problema dei rifiuti nucleari. In particolare, la NDA afferma che attualmente
non esiste alcuna soluzione a lungo termine [4] per la gestione dei rifiuti ad alto (High Level Waste – HLW) ed intermedio livello radioattivo (Intermediate Level Waste – ILW): questi tipi di materiali verranno quindi gestiti temporaneamente all’interno dei siti dell’NDA. Ma anche i rifiuti a basso livello (Low Level Waste – LLW) prodotti dal decommissioning potrebbero eccedere la capacità del deposito per rifiuti a basso livello presente nel Regno Unito [5], che possiede una capacità di 700 mila metri cubi.
Riferimenti:
[1] Sito web utilizzato per il calcolo dell’inflazione
[2] U.S. Nuclear Regulatory Commission, Office of Nuclear Reactor Regulation, “Standard Review Plan for Decommissioning Cost Estimates for Nuclear Power Reactors”, 2004, disponibile: http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/nuregs/staff/sr1713/sr1713.pdf
[3] National Decommissioning Authority Strategy, “At Sellafield, it has been estimated that there may be as many as 20 million cubic metres of contaminated land, caused mainly by leaks from legacy and disposal facilities.“, pag. 24
[4] National Decommissioning Authority Strategy, “There are currently no national long-term arrangements for the management of High Level Waste (HLW) or Intermediate Level Waste (ILW). This means that waste needs to be managed on an interim basis on the NDA sites, possibly for several decades.” pag. 31
[5] National Decommissioning Authority Strategy, ”However, current estimates suggest that there would still be insufficient capacity at the LLW Repository for the anticipated arisings of LLW generated by decommissioning and clean-up.” pag. 40
Domande più frequenti1. Cosa si intende per energia nucleare? 2. Come funziona una centrale nucleare? 3. Quali e quante tecnologie esistono? 4. Cosa si intende per “uranio arricchito”? 5. Perché si dice che quella nucleare è un’energia pulita? Lo è veramente? 6. Cosa si intende con “nucleare pulito” e perché viene chiamato così? 7. Come si può utilizzare il Torio per la produzione di energia? 8. Quante centrali nucleari sono in funzione nel mondo? 9. Cosa sono le scorie nucleari? Quante se ne producono? 10. Qual è la pericolosità delle scorie nucleari? 11. Come si smaltiscono le scorie? 12. Quanto costa la costruzione di una centrale nucleare? 13. Quante centrali dovrebbero essere costruite in Italia? 14. Quanto uranio è disponibile? C’è uranio sufficiente nei graniti? e nell’acqua del mare? 15. Esistono centrali molto vicine ai confini italiani, quindi si corrono rischi comunque. 16. Che correlazione c’è tra energia nucleare e armi nucleari? 17. Quali erano i quesiti del referendum sul nucleare? 18. Quali furono le conseguenze del voto? 19. Come si sta reintroducendo il nucleare in Italia?
1.Cosa si intende per energia nucleare?Nell’uso comune del termine, per energia nucleare si intende la generazione di energia tramite la trasformazione dei nuclei atomici. Attualmente, la produzione di energia elettrica avviene attraverso un processo di fissione nucleare. Tuttavia, è in fase di studio anche la produzione di energia mediante un processo di fusione nucleare. A grandi linee, il principio della fissione consiste nel bombardare con un neutrone l’atomo di un certo materiale. L’atomo, dopo aver assorbito il neutrone, entra in uno stato instabile e decade generando due atomi, dei neutroni e dell’energia. La massa totale dei due atomi e dei neutroni è inferiore alla massa di partenza: la massa mancante viene infatti trasformata in energia. I neutroni prodotti dalla fissione possono collidere e provocare la fissione a loro volta. Questo meccanismo è detto reazione a catena.
I materiali che possono sostenere una reazione a catena di questo tipo sono gli isotopi dell’uranio U-235, U-233 e l’isotopo del plutonio Pu-239. Essi sono detti fissili. Altri materiali possono subire la fissione nucleare ma non possono sostenere una reazione a catena: tra essi, l’isotopo dell’uranio U-238 e del plutonio Pu-240.
2. Come funziona una centrale nucleare?Nelle centrali nucleari i nuclei che sono sottoposti a fissione sono generalmente appartenenti all’isotopo dell’uranio chiamato Uranio-235. La reazione nucleare è la seguente: un nucleo di U-235 assorbe un neutrone, subisce la fissione dividendosi in due altri atomi, liberando alcuni neutroni (2 o 3) ed energia. Sono possibili più reazioni diverse, ma una classica reazione di fissione è la seguente:
U-235 + n -> Cs-140 + Rb-93 + 3n + energia
I materiali in grado di sostenere una reazione a catena sono detti fissili, mentre quelli che possono subire un processo di fissione sono detti fissionabili. Il combustibile nucleare è composto da una piccola percentuale (3-5% circa) [8] di U-235, mentre il resto è costituito da Uranio-238. L’U-235 è fissile, mentre l’U-238 è fissionabile, ed è difficile che effettui la fissione. I neutroni prodotti dalla fissione possiedono un’energia molto elevata, e sono detti neutroni veloci. La fissione dell’U-235 tuttavia avviene più facilmente con neutroni a bassa energia, detti neutroni lenti o neutroni termici (poiché la loro energia è paragonabile all’energia termica del materiale circostante). Per questo motivo, nelle centrali nucleari tradizionali è presente un materiale detto moderatore, che “rallenta” i neutroni in modo da aumentare le possibilità di fissione. Tuttavia, l’U-238 può catturare un neutrone veloce e trasformarsi in un isotopo del plutonio, il Pu-239. Quest’ultimo è fissile, ed è in grado di sostenere la reazione a catena.
In base a quest’ultima trasmutazione dell’uranio in plutonio, sono stati progettati reattori detti autofertilizzanti, che utilizzano l’U-238. Esso viene trasmutato in plutonio e quest’ultimo effettua la fissione. Questo significa che l’U-238 non può essere impiegato da solo per sostenere una reazione a catena. Tuttavia esso contribuisce alla generazione di energia, quando trasmuta in plutonio.
L’energia prodotta, sotto forma di calore, viene impiegata per riscaldare dell’acqua e trasformarla in vapore ad alta pressione, il quale fa ruotare delle turbine dal cui movimento viene generata energia elettrica.
3.Quali e quante tecnologie esistono?La tecnologia nucleare, come molte altre, si è evoluta nel corso dei decenni a partire dagli anni ’50. Attualmente si parla di 3 generazioni di reattori nucleari. Con il termine “nucleare di nuova generazione” si intende la generazione “III+”, una evoluzione della III generazione, e la più avanzata attualmente disponibile. Nei laboratori e nei centri di ricerca oggigiorno è allo studio la IV generazione, che non è ancora pronta per essere impiegata in centrali nucleari.
* I generazione (fino a metà anni’60): primi prototipi di reattori
* II generazione (da metà anni’60 a metà anni’90): Pressurized Water Reactor (PWR), Boiling Water Reactor (BWR),Pressurized Heavy Water Reactor (PHWR e CANDU), Advanced Gas-cooled Reactor (AGR), Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalniy (RBMK)
* III generazione (da metà anni’90 al 2010): Advanced Boiling Water Reactor (ABWR), European Pressurized Reactor (EPR)
* III+ generazione (dal 2010 al 2030): Economic Simplified Boiling Water Reactor (ESBWR), Advanced CANDU Reactor (ACR)
* IV generazione (sperimentale: oltre il 2030): Very-High-Temperature Reactor (VHTR), Supercritical-Water-Cooled Reactor (SCWR), Molten Salt Reactor (MSR), Gas-Cooled Fast Reactor (GFR), Sodium-Cooled Fast Reactor (SFR), Lead-Cooled Fast Reactor (LFR)
4.Cosa si intende per “uranio arricchito”?In natura l’uranio è presente in vari isotopi: il più comune, che compone il 99,3% della quantità totale del minerale estratto è l’Uranio-238 [8]. Gli altri isotopi sono l’Uranio-235 (0,7%) e l’Uranio-234 (meno dello 0,01%) [8].
Con il termine di uranio arricchito si intende una miscela di isotopi di uranio dove l’Uranio-235 è presente in concentrazioni maggiori e che viene impiegato nelle centrali nucleari. Il combustibile nucleare è composto da un percentuale di U-235 attorno al 3-5% [8]. Per questo motivo, è necessario separare gli isotopi U-238 da quelli U-235 in una procedura chiamata arricchimento dell’uranio. In pratica viene prodotta una miscela di uranio con una percentuale di U-235 maggiore rispetto a quella in natura. Il minerale di uranio, estratto sotto forma di ossido U3O8 e chiamato anche “yellowcake”, viene purificato e processato per essere combinato con il fluoro ed ottenere l’esafloruro di uranio (UF6). Quest’ultimo, in forma gassosa, viene inserito in centrifughe che riescono a separare le molecole con l’isotopo U-238, più pesanti, dal resto [8, 9].
5. Perché si dice che quella nucleare è un’energia pulita? Lo è veramente?Il nucleare è stato indicato da più parti come un’energia “pulita” poiché la produzione di energia non comporta emissioni di anidride carbonica o di altri gas ad effetto serra. Infatti il calore non proviene dalla combustione, ma dalle reazioni degli atomi. Ci sono tuttavia altri aspetti relativi all’ecologia che devono essere considerati: ad esempio la gestione delle scorie altamente radioattive. Per questo motivo il nucleare non è una fonte energetica completamente “pulita”, ma viene considerata tale solo in relazione all’assenza di emissioni di gas serra durante la generazione dell’energia. Ma la questione non è così semplice: infatti esistono emissioni di anidride carbonica generate dall’estrazione del minerale e dalla fabbricazione del combustibile.
6. Cosa si intende con “nucleare pulito” e perché viene chiamato così?Con “nucleare pulito” si intende la produzione di energia nucleare tramite centrali di IV generazione. Tali centrali dovrebbero, sulla carta, migliorare le prestazioni delle centrali tradizionali, tra cui la produzione di una maggiore quantità di energia, la capacità di produrre una minore quantità di scorie, con tempi di dimezzamento inferiori. Sono proposti 3 tipi di reattori termici o tradizionali (Very-high-temperature reactor – VHTR, Supercritical-water-cooled reactor – SCWR e Molten-salt reactor – MSR) e 3 tipi di reattori “veloci” (Gas-cooled fast reactor – GFR, Sodium-cooled fast reactor – SFR, Lead-cooled fast reactor – LFR).
Nelle centrali tradizionali è presente un materiale detto moderatore, che ha la caratteristica di “rallentare” i neutroni. Infatti, i neutroni prodotti dalla fissione possiedono un’energia elevata, ed hanno poche possibilità di interagire con i nuclei. Rallentando i neutroni si aumenta la possibilità che essi possano provocare la fissione di altri nuclei. Sono stati studiati dei reattori “veloci” che sfruttano questi neutroni veloci per trasmutare l’U-238 in Pu-239. Quest’ultimo è fissile, quindi è possibile utilizzarlo per la fissione, analogamente all’U-235. Questi reattori sono detti autofertilizzanti, poiché rendono un elemento fertile come U-238 in fissile, come il Pu-239. Per questo motivo questi reattori, detti fast breeder reactor, generano più materiale fissile di quello presente nel combustibile nucleare. Essi producono una minore quantità di scorie, e non impiegano un moderatore. Questo tipo di tecnologia tuttavia presenta delle problematiche, in particolare riguardanti la scelta del fluido di raffreddamento: non si possono impiegare dei fluidi tradizionali in quanto possiedono proprietà di moderazione dei neutroni. Per questo motivo in questi reattori viene impiegato il sodio, che tuttavia può esplodere o incendiarsi se entra in contatto con acqua o con aria [23]. Il sodio è particolarmente corrosivo, e ha causato diversi incidenti nella centrale francese Superphénix. Sono stati proposti sistemi di raffreddamento a piombo o a gas, nelle centrali di 4° generazione, che presentano problematiche analoghe. Il piombo o una lega di piombo-bismuto, proposti come liquidi di raffreddamento, si sono rivelati altamente corrosivi [27].
7. Come si può utilizzare il Torio per la produzione di energia?Il torio può essere impiegato nelle centrali nucleari, poiché esso può assorbire un neutrone lento e trasmutare in U-233, un isotopo fissile dell’uranio. A differenza dell’uranio, è il torio è presente in natura quasi completamente sotto forma di Th-232, che può essere utilizzato. Si stima che le riserve di torio siano quattro volte quelle dell’uranio. Tuttavia, sono state calcolate nel 2007 [22] circa 4,4 milioni di tonnellate di torio, di cui 2,5 milioni di tonnellate estraibili a costi accettabili (80 $/kg). L’impiego del torio presenta diverse problematiche tecnologiche da risolvere, tra cui la fabbricazione e il riciclo del combustibile nucleare maggiormente impegnative, la produzione di un isotopo che ostacola la reazione che trasforma il torio in uranio fissile U-235 e aumenta la presenza di scorie nel combustibile esaurito.
Attualmente (2010), solo in India sono presenti centrali nucleari che impiegano torio, principalmente in via sperimentale.
8. Quante centrali nucleari sono in funzione nel mondo?Al 31 dicembre 2007, erano in funzione un totale di 439 centrali nucleari [11], di cui 265 di tipo Pressurized Water Reactor PWR, 94 Boiling Water Reactor BWR, 44 Pressurized Heavy Water Reactor PHWR, 18 Gas Cooled, Graphite Moderated Reactor GCR, 16 Light Water Cooled, Graphite Moderated Reactor LWGR e 2 di tipo Fast Breeder Reactor (FBR) [11]. Esse producevano 372 GW di potenza elettrica netta [11].
9. Cosa sono le scorie nucleari? Quante se ne producono?Le scorie nucleari si suddividono in varie categorie: le scorie a basse emissioni (low level waste) e le scorie ad alte emissioni (high level waste). Le prime sono materiali che sono stati esposti e contaminati dalle radiazioni, mentre le seconde provengono dal combustibile nucleare esausto o da altre fonti. Il combustibile nucleare è in genere l’uranio, e la fissione produce vari elementi detti “prodotti di fissione”. Alcuni di essi sono più leggeri, mentre altri sono più pesanti dell’uranio. Questi elementi decadono producendo radiazioni ionizzanti. In fisica si definisce tempo di dimezzamento o emivita il periodo di tempo trascorso il quale la metà degli atomi di un particolare elemento sono decaduti in altri elementi. Anche questi ultimi possono essere soggetti al decadimento, e formare una catena di decadimento in cui un materiale attraversa vari stadi intermedi prima di giungere ad un elemento stabile finale. In una centrale a fissione, le scorie nucleari contengono [3] isotopi radioattivi con tempi di dimezzamento “medi” (come il Cesio-37 e lo Stronzio-90, attorno ai 30 anni) e tempi di dimezzamento lunghi (Plutonio-239 di circa 24000 anni). Il decadimento è l’unico processo attraverso il quale i materiali radioattivi cessano di essere pericolosi. In Italia i rifiuti radioattivi sono suddivisi in tre categorie [24, 25]. La categoria I comprende materiali a bassa emissione, è costituita da rifiuti che decadono in pochi mesi (massimo alcuni anni). La categoria II a media emissione, è costituita da materiali con tempi di decadimento variabili da qualche decina fino ad alcune centinaia di anni, con modesta emissione di calore. La categoria III, ad alta emissione, è costituita da materiali con tempi di decadimento dell’ordine di migliaia di anni ed oltre, con elevata generazione di calore e di radioattività. Un reattore di media potenza (1000 MW) produce in un anno circa 200 – 350 m3 di scorie a basse e medie emissioni [5], e 20 m3 (27 tonnellate) di scorie ad alte emissioni, che occupano un volume di 75 m3 nel caso vengano allocate in appositi contenitori [5].
10. Qual è la pericolosità delle scorie nucleari?Le scorie nucleari ad alte emissioni sono estremamente radioattive: tipicamente emettono in un’ora quantità di radiazioni superiori a 10000 rem di radiazione [3]. Il livello letale di radiazioni (assorbite non in modo cumulativo) una persona è circa 500 rem [3]. A parte la radioattività, le scorie non possono tuttavia esplodere, incendiarsi o innescare una reazione di fissione nucleare [4].
11. Come si smaltiscono le scorie?Le scorie possono essere riprocessate per estrarre parte di materiale che può essere nuovamente utilizzato come combustibile nucleare. Il resto del materiale viene allocato in appositi contenitori. Attualmente l’unica soluzione fattibile tra quelle ipotizzate dagli esperti consiste nel seppellire i contenitori [4]. Prima di seppellirli, i contenitori devono essere immersi per circa 10 anni in acqua, per dissipare il calore generato dalla radioattività. Negli Stati Uniti non esiste ad oggi un sito permanente per stoccare i contenitori, e nel 1987 il Congresso ha selezionato da una lista l’impiego di un sito nei pressi della Yucca Mountain [7] in Nevada. I costi sono stimati ad agosto 2008 in 79,3 miliardi di dollari [6] (valore del dollaro del 2001), che a causa dell’inflazione sono stati ricalcolati in 96,18 miliardi di dollari [6] (valore del dollaro del 2007). Sono sorte alcune preoccupazioni sui flussi dell’acqua che attraversano la montagna, che hanno mostrato di essere più veloci del previsto [20]. L’amministrazione Obama ha tuttavia tagliato la maggior parte dei finanziamenti per il sito, come aveva promesso in campagna elettorale [20]. Attualmente (2009), la possibilità di utilizzare il sito dovrebbe essere stabilita dalle udienze della Nuclear Regulatory Commission. Il governo statunitense ha garantito i fondi solamente per soddisfare le udienze della NRC.
12. Quanto costa la costruzione di una centrale nucleare?È stato stimato [13] che in media una centrale nucleare avanzata ha un costo di costruzione e manutenzione pari a 2475 $ al kW (in dollari del 2006, che salgono a 2607 $ del 2008). In uno studio aggiornato [16a], il costo viene stimato in 4000 $/kW. Quindi il costo di un reattore tipico di 1000 MW si aggira tra 2,4 e 4 miliardi di dollari.
13. Quante centrali dovrebbero essere costruite in Italia?Si parla di quattro centrali nucleari di tipo EPR (European Pressurizer Reactor) di generazione 3+, con potenza complessiva di 6,6 GW. In Italia la produzione di energia elettrica è attualmente (anno 2007) suddivisa nel modo seguente [18]: fonti termoelettriche 65,183 GW (73,31%) di cui combustibili fossili 64,512 GW (72,56%), fonti idroelettriche 20,929 GW (23,53%), fonti rinnovabili 2,788 GW (3,12%). La potenza totale netta è pari a 88,9 GW [18], e le centrali rappresenterebbero il 7,42% della capacità totale. L’energia totale consumata in Italia nel 2008 era di 353 TWh, e le centrali dovrebbero produrne (considerando 8000 ore di funzionamento annue) circa 52,8 TWh, pari al 14,95%. Considerando valori standard [5], il costo si aggirerebbe tra 16 e 26 miliardi di euro. Il combustibile nucleare richiesto sarebbe di 178 tonnellate annuo, con una produzione di altrettante tonnellate di scorie.
Se si volesse generare il 25% della potenza totale italiana da fonte nucleare sarebbe necessario costruire circa 22 reattori da 1000 MW con un costo variabile tra 55 e 88 miliardi di dollari. Questi reattori richiederebbero (considerando dei valori standard [5]) circa 550 tonnellate di combustibile nucleare (uranio arricchito) e produrrebbero altrettante tonnellate di scorie ad elevati livelli di emissione ogni anno. Se si volesse generare il 25% dell’energia sarebbe necessario costruire circa 11 reattori da 1000 MW.
14. Quanto uranio è disponibile?Si stima che le riserve mondiali di uranio siano attorno alle 3,3 milioni di tonnellate [16, 21]. I reattori attualmente funzionanti richiedono 65 000 tonnellate di uranio grezzo all’anno (circa 200 tonnellate di uranio grezzo annue per GW) [19]. Queste riserve sarebbero sufficienti per 50 anni, se non venissero costruite altre centrali. In caso di impiego su larga scala di centrali nucleari, ad esempio 1500 reattori da 1000 MW ciascuno per un totale di 1500 GW di potenza elettrica prodotta, è stato stimato [16] che essi consumerebbero 306 000 tonnellate di uranio grezzo all’anno (utilizzando un arricchimento del 4,5%). In questo caso le riserve scenderebbero a 11 anni.
È necessario notare che le riserve economicamente sfruttabili dipendono dal prezzo dell’uranio: un maggiore prezzo comporta la possibilità di sfruttare miniere più povere di minerale. In uno studio aggiornato [16a], si stima che le riserve possano salire a 5,4 milioni di tonnellate (con un prezzo di 130 $/kg), che potrebbero far funzionare 1500 reattori da 1000 MW per 18 anni.
C’è uranio sufficiente nei graniti?In via teorica si potrebbe estrarre l’uranio presente nei graniti, ma è necessario considerare il bilancio energetico, ovvero la quantità di energia necessaria per estrarre l’uranio e quella prodotta dall’uranio stesso in un reattore. Il bilancio energetico è positivo (si ottiene più energia di quella impiegata) per graniti con concentrazioni di uranio superiori allo 0.02%. Tuttavia, in media il granito contiene lo 0.0004% di uranio, ovvero 4 grammi di uranio per tonnellata di granito [28]. Da questi dati si deduce che non è possibile lavorare genericamente il granito per ottenere combustibile nucleare, poiché il bilancio energetico è negativo. Il funzionamento di un reattore da 1 GW di potenza richiederebbe la lavorazione di 100 milioni di tonnellate di granito all’anno, con un costo di 650 PJ di energia [28]. Il reattore produrrebbe invece 26 PJ di energia. L’energia richiesta è circa 25 volte quella prodotta.
C’è uranio sufficiente nell’acqua del mare?Si è stimato che in media l’acqua del mare contiene 3 ug di uranio per metro cubo. Anche in questo caso è necessario comprendere il bilancio energetico del processo. Per l’estrazione si è ipotizzato l’impiego di materiali come l’idrossido di titanio o alcuni polimeri che attraggono gli ioni di uranio. Questi materiali dovrebbero essere inseriti in strutture lunghe diversi chilometri, in luoghi dove c’è corrente per far fluire l’acqua e con una temperatura di almeno 20°C. La lavorazione prosegue separando gli ioni di uranio dai materiali, purificando il minerale, concentrandolo e utilizzando un solvente.
Sono necessari 2 km cubi di mare per ottenere 1 tonnellata di combustibile nucleare pronto per essere utilizzato, che produce circa 160 TJ di energia. Ma l’energia richiesta per questo processo varia da 195 a 250 TJ [28], quindi il bilancio energetico è negativo.
15. Esistono centrali molto vicine ai confini italiani, quindi si corrono rischi comunque.Sicuramente un grave incidente ad una centrale nucleare francese, tedesca o comunque nell’Europa avrebbe conseguenze anche in Italia. Ma non temo eventuali incidenti. La questione nucleare e i diversi problemi irrisolti (gestione combustibile e scorie, proliferazione, costi) riguardano le decisioni prese dai governi francese e/o tedesco e/o di altri paesi europei che producono energia dal nucleare. Se fossi un cittadino di quelle nazioni, chiederei al mio governo una riflessione sull’energia nucleare.
L’Italia è un paese con moltissimi pregi e ottime qualità, ma la gestione dell’energia nucleare richiede elevatissimi standard di sicurezza. Il nostro paese, indipendentemente dal colore politico del governo, non è riuscito a sanare alcune gravi problematiche, come la gestione dei rifiuti (normali) e la questione delle navi dei veleni. Faccio un piccolo esempio: a Castelmauro, in provincia di Campobasso, dei bidoni contenenti rifiuti radioattivi sono stati situati in uno scantinato. L’8 ottobre 1987 la Direzione della sicurezza nucleare dell’Enea evidenziava che nel deposito di rifiuti «erano accatastati in maniera incontrollabile circa 4 mila fusti privi delle dovute indicazioni» e denunciava il titolare del deposito per mancanza di autorizzazione. Al 2009 i bidoni erano ancora lì, anche se il territorio sia stato dichiarato nel 2003 a rischio sismico medio-alto.
Anche questa è l’Italia. Questo tipo di situazioni non devono accadere. Mai. Ma avvengono, per burocrazia, per incuria, per un qualche motivo.
16. Che correlazione c’è tra energia nucleare e armi nucleari?L’impiego di centrali nucleari permette ad una nazione di ottenere i materiali necessari per sviluppare armi nucleari. Le bombe nucleari infatti impiegano come materiale fissile l’uranio arricchito (una miscela di U-235 ad elevatissime concentrazioni) o il plutonio. L’uranio arricchito può essere prodotto con la stessa tecnologia con la quale si produce le barre di combustibile da utilizzare nelle centrali, mentre il plutonio viene prodotto dal reattore nucleare stesso. Per questo motivo, la tecnologia nucleare è detta “dual use”, ovvero a doppio utilizzo (civile per l’energia elettrica e miliare per gli armamenti). La bomba sganciata su Hiroshima, “Little Boy”, conteneva 64,15 kg di uranio arricchito all’80% [10], quindi vennero impiegati circa 51 kg di U-235. L’ordigno impiegato su Nagasaki, “Fat Man”, conteneva 6,2 kg di una lega plutonio/gallio e circa 108 kg di uranio-238 [10].
17. Quali erano i quesiti del referendum sul nucleare?I tre quesiti del cosiddetto “referendum sul nucleare” erano:
1. “Volete che venga abrogata la norma che consente al Cipe (Comitato interministeriale per la programmazione economica) di decidere sulla localizzazione delle centrali nel caso in cui gli enti locali non decidono entro tempi stabiliti?”
2. “Volete che venga abrogato il compenso ai comuni che ospitano centrali nucleari o a carbone?”
3. “Volete che venga abrogata la norma che consente all’ENEL (Ente Nazionale Energia Elettrica) di partecipare ad accordi internazionali per la costruzione e la gestione di centrali nucleari all’estero?”
La popolazione andò a votare con una percentuale di affluenza ai seggi rispettivamente del 62,16%, 62,07% e 66,07%, e il risultato della consultazione fu la vittoria del “si” con 78,70%, 78,38% e 68,14%.
18. Quali furono le conseguenze del voto?I referendum, che possono essere solo abrogativo, tecnicamente non vietarono la produzione di energia elettrica tramite il nucleare, tuttavia riuscirono a rendere la costruzione di nuove centrali più difficile. Infatti tramite il quesito (1), il governo non poteva più decidere contro la volontà di un comune di installare una centrale nucleare nel territorio dello stesso e tramite il quesito (2), non potevano più essere forniti degli incentivi ai comuni che accettavano invece la costruzione di una centrale. Infatti, se alcune amministrazioni potevano rifiutare per motivi ideologici o pratici, altre invece potevano, grazie a quell’articolo, essere “ricompensate” da una serie di incentivi che coprivano gli eventuali rischi e il disagio della popolazione. In questo modo invece, la costruzione di una centrale diventava “gratuita” poiché non c’erano incentivi o bonus e se il comune non lo voleva il governo non poteva scavalcarlo. Poiché la popolazione era preoccupata dai pericoli del nucleare, nessuna amministrazione avrebbe perso consensi gratuitamente ed accettato di installare una centrale. Sebbene in linea teorica poteva accadere, l’opinione pubblica agì come un “veto” e convinse il governo e quelli che lo seguirono di rinunciare definitivamente a questo tipo di energia.
Per questo motivo non è stata abrogata una legge che affermava l’uso dell’energia nucleare per generare elettricità, ma sono stati abrogati articoli che la rendevano l’adozione del nucleare più “semplice”.
19. Come si sta reintroducendo il nucleare in Italia?Il primo passo è stato effettuato con l’approvazione della legge 23 luglio 2009, n.99 “Disposizioni per lo sviluppo e l’internazionalizzazione delle imprese, nonché in materia di energia” [26]. L’art. 25 della legge delega al Governo la formulazione di decreti legislativi per la localizzazione di siti (centrali, impianti e deposito). A dicembre 2009 il consiglio dei ministri ha pubblicato il decreto legislativo “Localizzazione ed esercizio di impianti di produzione di energia elettrica e nucleare, di fabbricazione del combustibile nucleare, dei sistemi di stoccaggio, nonché misure compensative e campagne informative, a norma dell’articolo 25 della legge 23 luglio 2009, n. 99.”. In tale decreto si sono delineati i ruoli della nuova Agenzia per la Sicurezza Nucleare e le procedure per autorizzare un sito. Nonostante sia prevista una conferenza unificata tra stato, regione, provincia e comuni interessati, l’ultima parola sull’autorizzazione di un sito resta al Governo. Diverse regioni hanno fatto ricorso alla corte costituzional
[1] "Chernobyl: the true scale of the accident". Joint News Release WHO/IAEA/UNDP. World Health Organization. [Online]. (Sett. 2005) Disponibile:
http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2005/pr38/en/index.html[2] "Revisiting Chernobyl 20 years later". International Atomic Energy Agency. [Online]. Disponibile: http://www.iaea.org/NewsCenter/Focus/Chernobyl/[3] "Backgrounder on Radioactive Waste". United States Nuclear Regulatory Commission. [Online]. Disponibile: http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/fact-sheets/radwaste.html[4] "What are spent nuclear fuel and high-level radioactive waste?". Office of Civilian Radioactive Waste Management, United States Department Of Energy. [Online]. Disponibile: http://www.ocrwm.doe.gov/factsheets/doeymp0338.shtml[5] "Waste Management in Nuclear fuel cycle". World Nuclear Association. [Online]. Disponibile: http://www.world-nuclear.org/info/inf04.html[6] "Yucca Mountain cost estimate rises to $96 billion". World Nuclear News. [Online]. Disponibile: http://www.world-nuclear-news.org/WR-Yucca_Mountain_cost_estimate_rises_to_96_billion_dollars-0608085.html[7] "Total System Life Cycle Cost Report". Office of Civilian Radioactive Waste Management, United States Department Of Energy. [Online]. Disponibile: http://www.ocrwm.doe.gov/about/budget/pdf/TSLCC_2007_8_05_08.pdf[8] "Uranium Enrichment". United States Nuclear Regulatory Commission. [Online]. Disponibile: http://www.nrc.gov/materials/fuel-cycle-fac/ur-enrichment.html[9] "Uranium Enrichment. Depleted UF6 Management Program Information Network. [Online]. Disponibile: http://web.ead.anl.gov/uranium/guide/depletedu/enrich/index.cfm[10] Carey Sublette. "Nuclear Weapons Frequently Asked Questions". Section 8.0 The First Nuclear Weapons. [Online]. Disponibile: http://nuclearweaponarchive.org/Nwfaq/Nfaq8.html[11] "Nuclear Power Reactors in the World" in Reference Data Series n°2, 2008 edition. International Atomic Energy Agency. [Online]. Disponibile: http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/RDS2-28_web.pdf[12] "The Cost of New Generating Capacity in Perspective (white paper)". Nuclear Energy Institute. [Online]. Disponibile: http://www.nei.org/filefolder/The_Cost_of_New_Generating_Capacity_in_Perspective.pdf[13] "Energy Market Module". Energy Information Administration. [Online]. Disponibile: http://www.eia.doe.gov/oiaf/aeo/assumption/pdf/electricity.pdf [14] "Chernobyl’s Legacy: Health, Environmental and Socio-Economic Impacts". The Chernobyl Forum. [Online]. Disponibile: http://www.iaea.org/Publications/Booklets/Chernobyl/chernobyl.pdf[15] "Shelter implementation plan". Chernobyl Shelter Found. [Online]. Disponibile: http://www.iaea.org/NewsCenter/Features/Chernobyl-15/shelter-fund.pdf[16] "The future of Nuclear Power". Massachusetts Institute of Technology. (2003) [Online]. Disponibile: http://web.mit.edu/nuclearpower/[16a] “Update of the MIT 2003 Future of Nuclear Power Study”. Massachusetts Institute of Technology. (2009) [Online]. Disponibile: http://web.mit.edu/nuclearpower/pdf/nuclearpower-update2009.pdf[17] "2007 Survey of Energy Resources". World Energy Council. [Online]. Disponibile: http://www.worldenergy.org/documents/ser2007_executive_summary_final_18082008.pdf[18] "Dati statistici 2007". Terna S.p.A. [Online]. Disponibile: http://www.terna.it/Default.aspx?tabid=418[19] "Supply of Uranium". World Nuclear Association. [Online]. (Giugno 2008). Disponibile: http://www.world-nuclear.org/info/inf75.html[20] “Future Dim for Nuclear Waste Repository”. The New York Times. [Online]. (Marzo 2009). Disponibile: http://www.nytimes.com/2009/03/06/science/earth/06yucca.html?_r=1[21] “Survey of Energy Resources 2007”, World Energy Council. Disponibile: http://www.worldenergy.org/publications/survey_of_energy_resources_2007/uranium/673.asp[22] World Nuclear Association, Thorium. Febbraio 2009. Disponibile: http://www.world-nuclear.org/info/inf62.html[23] J. Guidez, L. Martin, “Review of the Experience with Worldwide Fast Sodium Reactor Operation and Application to Future Reactor Design”, IAEA, Disponibile: http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/P1360_ICRR_2007_CD/Papers/J.%20Guidez.pdf[24] E. Bemporad, M. Mariani e C. Zicari, Classificazione e tecniche procedurali per la gestione dei rifiuti radioattivi, ISPSEL. Sito web: http://www.ispesl.it/urp/documenti/AS-2007-13-BEMPORAD.pdf[25] ANPA, Gestione dei rifiuti radioattivi, Guida Tecnica n.26. Sito web: http://extranet.regione.piemonte.it/ambiente/simin/normativa/dwd/altro/n1.pdf[26] Legge 23 luglio 2009, n. 99 "Disposizioni per lo sviluppo e l’internazionalizzazione delle imprese, nonché in materia di energia". Versione HTML, PDF
[27] Alan Maulana, Zaki Su’ud, Hermawan K.D., and Khairurrijal, “Corrosion Study of Steels In Liquid Lead-Bismuth Cooled Nuclear Reactors by Computer Simulation using Moldy Code”, Indonesian Journal of Physics, Vol 18 No. 2, April 2007, Sito web: http://ijp.fi.itb.ac.id/index.php/ijp/article/viewFile/19/13[28] David Fleming, "The Lean Guide to Nuclear Energy: A Life-Cycle in Trouble", 2007, ISBN 0-9550849-2-8, Disponibile: http://www.theleaneconomyconnection.net/nuclear/Nuclear.pdfFonte: folliaquotidiana. 
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