Baraonda energetica, V: il nucleare, seconda parte

Vediamo ora di esaminare i vari aspetti del nucleare civile.

Quanti tipi di centrali nucleari ci sono?
Parecchi. Generalmente le centrali nucleari sono classificate in “generazioni”. Le centrali di prima generazioni erano i reattori sperimentali, attivi tra gli anni ’50 e ’60, e sono tutti decommissionati (cioè, spenti). Le centrali di seconda generazione sono quelle attualmente in uso in tutto il mondo. I tipi più comuni sono i reattori PWR (Pressurized Water Reactor), largamente usati negli Stati Uniti (e in Italia a Trino Vercellese); i reattori BWR (Boiling Water Reactor), molto comuni in Europa (lo erano tutti gli altri reattori italiani); i reattori RMBK, di concezione sovietica, diffusi nell’Est europeo, meno sicuri degli standard comuni; infine, i reattori CANDU (CANadian Deuterium Uranium), ad acqua pesante, di progettazione canadese e molto flessibili nel combustibile usato (dall’uranio naturale al torio, senza scompensi alcuni) ed utilizzabili anche nei periodi di manutenzione e rifornimento. Vale la pena di menzionare le sperimentazione, in questi decenni, dei primi reattori autofertilizzanti (tra cui il più noto è probabilmente il francese Superphénix), che probabilmente in futuro potrebbero giocare un ruolo importante nell’industria nucleare civile.

I reattori nucleari di terza generazione stanno venendo realizzati in questo periodo, e sono generalemente evoluzioni più sicure dei reattori di seconda generazione. Tra i progetti più noti c’è sicuramente l’EPR (European Pressurized Reactor), di cui un esemplare è in costruzione in Finlandia, ad Olkiluoto.

Attualmente solo in sviluppo e progettazione sono, invece, le centrali nucleari di quarta generazione. Sono stati messi su carta diversi tipi di prototipi, con caratteristiche molto interessanti dalla sicurezza all’efficienza, dall’impatto ambientale all’utilizzo alternativo (ad esempio, la produzione di idrogeno). I limiti che ci impediscono di costruire tali centrali sono sostanzialmente strutturali, per mancanza di materiali adeguati alla realizzazione di tali impianti.

Quanto inquina una centrale nucleare?
Parlando delle comuni centrali nucleari a fissione, esse producono quasi esclusivamente, come prodotto di scarto, le note scorie nucleari. Tali materiali sono più o meno radioattivi a seconda di quali centrali li hanno prodotti. C’è da notare che la maggior parte delle scorie nucleari sono solo debolmente radioattive: nel caso di combustione dell’uranio, sono composti per circa il 95% da uranio impoverito, e globalmente hanno bisogno di circa 80 000 anni per raggiungere una radioattività inferiore a quella dell’uranio naturale.

Molto marginalmente, le centrali nucleari producono una sorta di “inquinamento termico”, come conseguenza dell’utilizzo dell’acqua per il raffreddamento del circuito. Si tratta, in ogni caso, di un problema comune a tutte le centrali termoelettriche e geotermiche.

Per rendere chiare le cose, le centrali nucleari non producono alcun tipo di gas-serra, così come non immettono nell’atmosfera alcun tipo di inquinante (dalle torri di raffreddamento esce solo vapor acqueo).

Quante scorie nucleari produce una centrale nucleare?
Considerando gli anni tra il 1995 ed il 2002, negli Stati Uniti, a fronte di una potenza installata delle loro 104 centrali nucleari di 97-100 GW (circa 950 MW di potenza installata media per ciascuna centrale), sono state messe nei depositi 17 508.5 tonnellate di scorie radioattive. (Non si tratta esattamente delle scorie prodotte dai reattori americani in quel periodo, dato che inizialmente le scorie vengono dapprima conservate nelle centrali stesse, ma il dato sugli otto anni riduce il divario. Leggere più avanti per ulteriori dettagli sul trattamento delle scorie.) Ciò significa che, in media, un reattore nucleare di tipo PWR/BWR da 1 GW produce circa 22 tonnellate di scorie radioattive in un anno. Dimensionalmente, si tratta di poco più di un metro cubo di scorie in un anno.

No, non è un errore. Come non è un errore affermare che una centrale a carbone della stessa potenza ha bisogno in media di 3 milioni e 350 mila tonnellate di carbone ogni anno (cioè oltre 150 mila volte il combustibile necessario al reattore nucleare), che si traducono in quasi sei milioni di tonnellate di CO2 dispersa nell’aria.

C’è da notare, inoltre, che il problema delle scorie nucleari (ed anche del consumo di combustibile fissile) viene pressoché eliminato nel caso di reattori autofertilizzanti, capaci nel ciclo intero di consumare pressoché tutto il materiale usato per la fissione.

Le scorie saranno anche “poche”, ma pericolose. Cosa ne facciamo?
Nell’attesa che il loro livello di radioattività scenda sotto quello dell’uranio naturale (o del torio) da cui derivano, cosa che avviene in 20-200 mila anni (a seconda del ciclo usato), la soluzione più comune consiste nello stoccaggio in depositi sicuri. Con “sicuri” si intende che possano resistere a dissesto idro-geologico con ragionevole certezza per un periodo simile di tempo.

Le scorie radioattive delle centrali nucleari sono classificate come scorie “ad alto livello” (High Level Waste, HLW). Esse vengono tenute inizialmente per 10-30 anni all’interno della centrale, nelle cosiddette “piscine di raffreddamento”, in modo da ridurre gli elementi radioattiva di vita più breve. Dopodiché, le scorie dovrebbero essere stoccate in depositi geologici sicuri, a centinaia di metri nel sottosuolo. Eventualmente, tali scorie possono essere riprocessate tramite diversi procedimenti, come la vetrificazione, che ne garantiscono un’efficace difesa dagli agenti esterni (essenzialmente, l’acqua) che ne possono pregiudicare, nel tempo, la conservazione nel luogo di confino. La vetrificazione rende le scorie nucleari di dimensioni all’incirca doppie.

Si noti che negli Stati Uniti le scorie non vengono riprocessate, ma stoccate direttamente nel deposito nazionale di Yucca Mountain. Tale deposito è adatto alla conservazione a lungo termine delle scorie nucleari, ma per ora questo è solo un progetto e non un’effettiva attuazione. Del resto, la vetrificazione renderebbe le scorie buone unicamente per lo stoccaggio, mentre in realtà è possibile trovare altri usi per le scorie nucleari, tutti ad uso civile, compreso un secondo utilizzo come combustibile nucleare.

Quindi esistono altre strade per le scorie nucleari?
Al momento non c’è ancora niente di concreto, ma la realizzazione di alcune soluzioni può essere vicina. In questo senso, uno dei progetti più interessanti è sicuramente quello del Rubbiatron, da un’idea (come si può facilmente intuire) di Carlo Rubbia. Si tratta di un reattore nucleare subcritico, cioè incapace di autosostenere la reazione nucleare senza una fonte esterna di neutroni. Nel caso del Rubbiatron, si farebbe uso di un sincrotrone capace di accelerare i protoni con un’energia di 800-1000 MeV (megaelettronvolt, dove l’elettronvolt è un’unità molto piccola di energia usata spesso in fisica nucleare). I protoni, quindi, investirebbero un contenitore di piombo fuso che così emetterebbe i neutroni necessari alla fissione nucleare. Il Rubbiatron, nonostante consumi energia in sé per alimentare il sincrotrone, sarebbe comunque in grado di produrne in quantità ancora maggiori, comportandosi quindi come un vero e proprio reattore nucleare.

Il Rubbiatron avrebbe diversi vantaggi: può funzionare utilizzando praticamente “qualsiasi cosa”, almeno tra i materiali comunemente noti nell’ambito del nucleari civile (uranio-235, uranio-233, plutonio, MOX, torio e, appunto, scorie nucleari); a differenza dei reattori convenzionali, può essere fermato in qualsiasi momento semplicemente spegnendo il sincrotrone; è in grado di ridurre le scorie nucleari in modo tale che esse diminuiscano la radioattività ai livelli iniziali in poche centinaia di anni, anziché nelle decine o centinaia di migliaia delle scorie non trattate, rendendo quindi la loro custodia e sicurezza un affare di gran lunga più gestibile. Purtroppo, la costruzione di un Rubbiatron non è affatto affar semplice, a cominciare dalla realizzazione del sincrotrone (ad oggi, i sincrotroni in grado di garantire una tale energia ai protoni si contano sulle dita di una mano), ma in futuro anche prossimo è possibile che tali problemi si possano risolvere.

In Italia come siamo messi? Abbiamo scorie nucleari?
Naturalmente, in Italia abbiamo le scorie nucleari prodotte dai nostri vecchi reattori elettronucleari, più quelle dei reattori dei laboratori scientifici. Si tratta comunque di poca roba, che in certa parte può ancora giacere nelle piscine di raffreddamento. A queste scorie ad alto livello, si aggiunge un’ingente quantità di altro materiale radioattivo, ma a livello parecchio inferiore, generato soprattutto dagli ospedali. Tali rifiuti, pur costituendo la maggior parte del volume totale, costituiscono solo una piccola parte della radioattività complessiva. Ma si devono comunque smaltire.

In ogni caso, se l’Italia si affidasse nuovamente all’energia nucleare, non aumenterebbe da subito la quantità di scorie nucleari da smaltire nell’immediato, poiché, come già detto, le scorie devono prima passare qualche decennio nelle piscine di raffreddamento. Questi anni saranno utili per l’individuazione, la progettazione e la costruzione di un centro di stoccaggio geologico delle scorie radioattive, dove mettere anche le nostre scorie passate. C’è da ricordare, in ogni caso, che la costruzione di un deposito geologico per lo stoccaggio delle scorie radioattive è un compito oneroso e dai costi consistenti, in grado di incidere, anche se in maniera non eccessiva, sul costo finale del chilowattora prodotto tramite centali nucleari. Si parla di 0.5-2 miliardi di euro nel totale.

L’ultimo tentativo che è stato fatto, in Italia, per individuare un sito per lo stoccaggio nazionale delle scorie nucleari è dovuto al governo Berlusconi nel 2003. La scelta ricadde su Scanzano Jonico, un sito ricco di salgemma (che garantisce la stabilità idrogeologica: se c’è acqua, non c’è sale!) protetto da diversi strati di tufo e argilla, anche più del deposito americano di Yucca Mountain. Tuttavia, per un deposito nazionale di scorie nucleari, è necessario uno studio specifico ed approfondito, mentre la decisione del 2003 fu presa in base alla letteratura geologica dell’area, che sebbene già nel 1971 identificasse il luogo come potenzialmente adatto alla costuzione di un deposito di scorie nucleari, non approfondiva comunque la questione. In più, nel novembre del 2003 furono fatti diversi errori a livello politico e comunicativo, che resero una decisione potenzialmente buona soggetta a critiche confuse da più fronti, agitando la popolazione locale. Il risultato è che il nome di Scanzano Jonico fu depennato dalla lista dei possibili siti per un deposito nazionale di scorie nucleari, di fatto senza alcun motivo tecnicamente valido che dimostrasse che la scelta del sito lucano fosse errata.

A livello mondiale, la questione delle scorie nucleari non è ancora del tutto risolta. Ad oggi, solo gli Stati Uniti hanno già da tempo avviato le pratiche in tal senso, e nel 1999 è attivo il deposito di Carlsbad, nel Nuovo Messico, denominato WIPP (Waste Isolation Pilot Plant). Alcune proposte a livello internazionale prevedono la costruzione di centri di stoccaggio internazionale, in base al principio secondo il quale in questo modo si moltiplicano i controllori e quindi riducono la possibilità di problemi e perdite di controllo del materiale da confinare.

Precedenti articoli sulla questione energetica:

Advertisements

The URI to TrackBack this entry is: https://maxart.wordpress.com/2008/08/07/baraonda-energetica-v-il-nucleare-seconda-parte/trackback/

RSS feed for comments on this post.

One CommentLascia un commento

  1. ai voglia a dire che il NUCLEARE non aumenta l’effetto serra: il vapor acqueo è un gas serra ad alta incidenza, molto più della CO2

    http://blogeko.libero.it/index.php/2005/11/10/clima_effetto_serra_emissioni_co2_vapore

    Quanta energia bisogna consumare per costruire una centrale? In quanti anni si ha il ritorno energetico?

    Quanta acqua è necessaria per tenere sotto controllo il REATTORE in un epoca in cui l’acqua sarà sempre di meno a causa del surriscaldamento glabale?

    Le scorie le mettiamo dove? A casa di chi?


Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: