Il “nuovo” nucleare è vecchio, anzi quasi morto
La bufala del nucleare. Articolo di Piero Mazzinghi, ex dirigente di ricerca del CNR, ex professore di Ottica Radiometrica e Fotometrica all’Università di Firenze.
In questi giorni sentiamo annunciare che finalmente risolveremo il problema energetico del nostro paese con il ritorno al nucleare “di nuova generazione”, pulito, sicuro ed economico. Analizziamo concretamente queste affermazioni partendo dalle ultime due.
Il nucleare di terza generazione, quello attuale, non ha effettivamente grossi problemi di sicurezza, ma proprio per questo è costoso, tanto che ha portato al fallimento l’azienda francese che ha costruito le ultime due centrali in Europa, una in Finlandia e una in Francia, ed è stata nazionalizzata ripartendo i costi sui cittadini. Lo stesso è successo in USA alla Toshiba-Westinghouse, fallita nel 2017. La centrale di Hinkley Point C in Gran Bretagna, affidata ai francesi (falliti) insieme ai cinesi, era prevista per il 2023 ma è già slittata al 2027 (forse), con un aumento dei costi del 50% (per ora)— nonostante la narrazione secondo cui in Cina le centrali si costruiscono in quattro anni. È sostenibile solo perché il contratto prevede un prezzo garantito per 35 anni di 126 euro al MWh, per di più indicizzato all’inflazione, cioè circa il triplo del prezzo corrente.
Bisogna poi considerare che tutte queste centrali sono in siti con già altre centrali, quindi non dovevano affrontare la procedura di scelta del sito, e in paesi con i siti di stoccaggio delle scorie già attivi. Quanto tempo ci vorrebbe per costruirle in Italia? Probabilmente quando saranno completate l’uranio del mondo sarà già esaurito.
In sostanza attualmente l’energia da nucleare è la più costosa fra tutte le fonti attualmente disponibili. Porterà quindi ad un aumento, non ad una diminuzione delle attuali bollette. Nel grafico seguente è riportato il costo di un totale di produzione (LCOE, Levelized Cost Of Electricity) di 1 kWh per le varie fonti. Sono compresi tutti i costi, dalla produzione dell’impianto, al funzionamento fino al suo smaltimento.
L’ampio intervallo di costi del nucleare si spiega considerando che i costi più bassi sono quelli relativi alle centrali di vecchia generazione, meno sicure e con i costi coperti, almeno in parte, da fondi militari. I costi più elevati riguardano invece le centrali di ultima generazione (3+), mentre i più alti in assoluto sono quelli dei piccoli reattori, gli SMR, oggi molto promossi.
Ma anche l’affermazione che il “nuovo” nucleare è pulito va analizzata attentamente. Se da una parte è vero che non ci sono emissioni dirette di CO2 durante il funzionamento, vanno tuttavia considerate le emissioni dovute all’estrazione e al processamento dell’uranio, alla costruzione e alla dismissione dell’impianto e dei siti di smaltimento delle scorie, alle emissioni di calore e vapor d’acqua per il raffreddamento. Infatti, ci scordiamo sempre che il maggior contributo all’effetto serra è dovuto al vapor d’acqua.
Un importante contributo è dato anche dal tempo di costruzione. Cosa c’entra con le emissioni? C’entra perché se, come insegna l’esperienza recente in Europa, per costruire una centrale ci vogliono 20 anni, per quei 20 anni l’energia mi serve comunque e dovrò tenere in funzione una centrale termica, magari a carbone. Considerando tutti questi fattori, le emissioni di CO2 equivalenti del nucleare sono sì inferiori a quelle delle fonti fossili, ma comunque 5-10 volte superiori a quelle delle rinnovabili.
Il “nuovo” nucleare è vecchio, anzi quasi morto.
Analizziamo adesso ciascuna delle tecnologie che vengono proposte come “nucleare di nuova generazione”.
Gli Small Modular Reactors (SMR)
Gli SMR vengono considerati la “nuova” tecnologia più adatta all’Italia, che risolverà i nostri problemi. Nuova? Il primo SMR da 10 MW è stato istallato nel sottomarino Nautilus, varato nel 1954. Perché da allora non si sono diffusi nel mondo? Perché a parità di energia prodotta un reattore più grande costa meno e produce meno scorie. Questo per una legge economica, il fattore di scala: un impianto grande è sempre più produttivo di uno piccola. E per una legge fisica insuperabile da ogni futuribile tecnologia: poiché il nocciolo contiene meno uranio, questo deve avere una maggiore concentrazione di Uranio 235 (15-20%, invece del 4-5%) per raggiungere la criticità. Ciò comporta un maggior costo del “combustibile”, scorie più radioattive e maggiore “leakage” di neutroni, che rendono più radioattivo il vessel. Perché allora ne viene ancora finanziato lo sviluppo? Perché saranno utili per ridurre il costo di quelli per la navi militari.
I Reattori di quarta generazione
I reattori di quarta generazione, che poi sarebbero quelli a neutroni veloci, sono ancora più vecchi. Il primo, chiamato Clementine, è stato costruito nel 1946 a Los Alamos come seguito del progetto Manhattan. Da allora ne sono stati costruiti diversi, quasi tutti sperimentali e di piccole dimensioni. Il più grande è stato il Superphénix in Francia, operativo dal 1986 e chiuso nel 1997 a causa dei costi esorbitanti, scarsa produzione e continui guasti. Attualmente ce ne sono una manciata in Russia e Cina, quasi tutti sperimentali, tranne due in Russia operativi dagli anni ’80, mantenuti in funzione nonostante gli alti costi per smaltire il plutonio proveniente dai reattori convenzionali a neutroni lenti e dalle armi dismesse.
Il sol dell’avvenir, la fusione
La fusione nucleare è nota dagli anni ’30: proposta sempre nell’ambito del progetto Manhattan, è stata poi realizzata in pratica nel 1952 con la prima bomba H.
Per gli usi civili, il progetto internazionale più grande e avanzato è ITER, in Francia: un reattore a confinamento magnetico che non produrrà mai energia e che si spera realizzi la prima reazione di fusione intorno al 2035. Il suo successore, DEMO, anch’esso sperimentale, forse sarà operativo nel 2050.
Il prototipo a fusione inerziale con laser di Livermore, che nel 2022 ha annunciato di aver prodotto più energia dalla fusione di quella immessa, ha però omesso di specificare che l’energia necessaria ad alimentare i laser era circa 100 volte superiore. La fusione inerziale a laser non funzionerà mai! Ve lo dice uno che ha costruito laser per tutta la vita. Perché allora la studiano? Perché è l’unico sistema attualmente possibile per riprodurre in scala le esplosioni nucleari per ottimizzare l’esplosivo dei nuovi ordigni dopo la moratoria per gli esperimenti. Sempre lì si casca. Il nucleare è sempre legato a doppio filo al militare.
Resta poi il problema del trizio. Una centrale a fusione da 1 MW richiede 150 kg di Trizio all’anno, ma attualmente sulla Terra ce ne sono solo 27 kg e costa 30 milioni di dollari al kg. È prodotto dai reattori ad acqua pesante canadesi CANDU al ritmo di 130 g all’anno. E non lo puoi nemmeno mettere da parte perché decade in 12 anni. Che facciamo, mettiamo intorno ad ogni centrale a fusione 100 centrali a fissione canadesi per fare il trizio? Si pensa di produrre il Trizio come nelle bombe H, bombardando con neutroni il Litio6 (un isotopo raro del litio) direttamente all’interno della centrale stessa, ma tuttora non si sa come fare ad estrarlo. E comunque serve il Trizio iniziale per farla partire. C’è chi pensa di andare a reperirlo sulla Luna, e questo è uno degli scopi meno raccontati della missione Artemis.
Si sta poi iniziando a studiare la fusione protone-Boro11, detta aneutronica perché non produce neutroni e quindi radioattività, nemmeno indotta. Sarebbe bellissimo, anche perché il boro è abbondante, ma c’è il problema che invece dei 100 milioni di gradi necessari per la fusione Deuterio-Trizio ne servono almeno un miliardo. Vedremo come va a finire, e in che tempi.
I reattori “sicuri”
I reattori “di nuova generazione” considerati più sicuri sono quelli con il raffreddamento a metalli fusi, ma anche questa tecnologia non è nuova. Anche il Superphénix era raffreddato a sodio, poi rivelatosi un criticità perché corrosivo. Adesso si pensa di utilizzare il piombo, meno critico per questo aspetto, ma anche questa non è una grande novità, perché utilizzato dagli anni ’70 nei reattori dei temuti sottomarini sovietici Classe Alfa.
Dei 7 battelli costruiti, tutti smantellati negli anni ’90, ben 3 hanno avuto incidenti al reattore, non una grande dimostrazione di affidabilità! Questi reattori evidenziarono anche il problema di questa tecnologia: per non solidificare il piombo il reattore deve infatti rimanere sempre acceso, anche con il battello fermo in porto, tanto che a Polyarny, la principale base sovietica di sottomarini nucleari nel mare di Barents, i marinai avevano l’abitudine di collegare con prolunghe elettriche le loro case ai sottomarini fermi in porto per sfruttarne l’energia altrimenti sprecata.
In principio questa tecnologia aumenta la sicurezza, perché la centrale si spenge automaticamente in assenza di elettricità. Ma questo avviene già nelle centrali di generazione 3+.
Il tanto dibattuto problema della sicurezza del nucleare si capisce meglio in inglese: nei reattori moderni, di generazione 3 o 3+, il problema non è tanto la safety, ma la security. Cioè, il pericolo maggiore non viene dal reattore stesso, ma dall’esterno, per attacchi terroristici, per eventi bellici o anche eventi estremi naturali. Il reattore di Fukushima si era spento automaticamente, ma il nocciolo si è comunque fuso per il calore di decadimento naturale. Lo sanno bene in Ucraina: i russi che hanno occupato la centrale di Chernobyl quando questa è stata staccata dalla rete di Kiev hanno dovuto connetterla in tutta fretta con la rete Bielorussa per garantire il raffreddamento, non solo dei reattori ormai spenti da tempo, ma anche delle piscine di raffreddamento del combustibile esausto. Per questo una centrale nucleare è un obbiettivo strategico prioritario in caso di conflitto, come abbiamo visto anche di recente.
Che la security sia un problema si capisce immediatamente entrando in una centrale nucleare; pur essendo un impianto civile è come entrare in un sito militare di massima sicurezza, vieni identificato, perquisito e scannerizzato. Chiaramente gli SMR, moltiplicando il numero delle centrali. ma con le stesse richieste di sicurezza. moltiplicherebbero anche i costi per la security.
Ma allora qual è la ricetta per decarbonizzare l’Italia?
- Istallare a più non posso fotovoltaico ed eolico (50 e 50% in energia, e circa 70-30 in potenza);
- Istallare a più non posso batterie di accumulo e ottimizzare il pompaggio idroelettrico, di cui abbiamo disponibilità;
- Sfruttare il geotermico fatto bene;
- Smantellare le centrali a carbone (per non indurci in tentazione);
- Mantenere le centrali turbogas, soprattutto quelle più moderne e efficienti, per supplire a momenti di mancanza di rinnovabili, compensandole per restare a disposizione per i periodi di inattività, poi smantellandole via via che diventeranno meno necessarie e aumentando progressivamente la quota di alimentazione a biogas (invece di sprecarlo per auto e riscaldamento domestico), per arrivare alla fine ad una alimentazione ad idrogeno, o suoi derivati, prodotto da rinnovabili quando ci sarà energia rinnovabile in eccesso.
In questo quadro il nucleare, in qualunque forma, è inutile, costoso e dannoso perché, mentre le turbogas possono essere avviate e fermate in pochi minuti, quelle nucleari richiedono ore o giorni e non possono quindi compensare la variabilità delle rinnovabili. E poi chi spenderebbe miliardi per costruire un impianto con la prospettiva di cominciare a rientrare dell’investimento, forse, solo dopo 20 anni? Soprattutto pensando che questo potrebbe poi restare fermo per il 90% del tempo, operando solo quando non sarà sufficiente l’energia dalle rinnovabili che la producono a costo molto più basso, ed in continua diminuzione, mentre i costi dell’uranio e delle relative tecnologie sono in aumento. Almeno le turbogas ci sono già, pronte, operative e già ammortizzate!
Perciò l’affermazione nella legge delega per il ritorno del nucleare in Italia che verrà fatto “senza oneri per lo stato”, è assolutamente fuori dalla realtà. Tutti i paesi che ancora costruiscono centrali nucleari, principalmente Russia e Cina in compagnia di pochi altri, lo fanno a spese dello stato, trascurando i maggiori costi per motivi politici e militari. Come disse Amory Lovins, il fisico americano che per primo analizzò le connessioni tra nucleare civile e militare: “l’elettricità da nucleare è il sottoprodotto della produzione di bombe atomiche”.
E del nucleare che ne facciamo?
- Chi ha già centrali nucleare se le può tenere almeno finché sono sicure ed efficienti, perché smantellarle è un costo enorme, economico e ambientale;
- Non costruirne nuovi reattori, di qualunque tipo, per produrre energia perché è una follia, economica e ambientale;
- Si può considerare di costruire qualche reattore di quarta generazione, a neutroni veloci, con lo scopo principale di smaltire il plutonio prodotto dalle centrali convenzionali e dallo smantellamento delle armi previsto dai trattati di non proliferazione, meglio se sotto controllo internazionale e considerando l’energia solo un sottoprodotto;
- Continuare la ricerca sulla fusione, soprattutto quella aneutronica, per arrivare (forse) un giorno ad un nucleare veramente pulito e sicuro.
Letture consigliate per approfondire
- Energia per l’astronave Terra, di Nicola Armaroli e Vincenzo Balzani
- Emergenza energia: Non abbiamo più tempo, di Nicola Armaroli
- Le energie del mondo: Fossile, nucleare, rinnovabile: cosa dobbiamo sapere, di Gianluca Ruggieri
- No Miracles Needed, di Mark Z. Jacobson
- Scram ovvero la fine del nucleare di Angelo Baracca e Giorgio Ferrari Ruffino
- L’illusione del nucleare e la rivoluzione delle rinnovabili, di Giuseppe Onufrio e Gianni Silvestrini
- Il nucleare non fa bene al clima, di Hervé Kempf
- Roulette nucleare. Da Cernobyl’ a Zaporizzja, i rischi nucleari in tempo di guerra, di Serhii Plokhy
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