FAQ sull’energia Nucleare

Il principio di funzionamento di una centrale nucleare è identico a quello di qualsiasi altra centrale termoelettrica, come una centrale geotermica, una a solare termodinamica, una a carbone; funzionano tutte sulla base del ciclo termico, esemplificato dalla macchina a vapore, che è anche responsabile, ad esempio, del funzionamento dei motori a scoppio.

Data una fonte calda, questa scalda un liquido (di solito acqua), che assorbe molta energia, l’energia accumulata liquido caldo (che a volte si vaporizza) va poi a far muovere una turbina che è collegata ad un generatore elettrico (assimilabile ad una dinamo di una bicicletta in formato gigante) che genera energia elettrica. Il liquido caldo (a volte vapore), ora scarico di energia, viene quindi raffreddato (nel caso in cui fosse sotto forma di vapore viene condensato) passando a contatto con altro liquidi a temperatura più bassa e viene rimesso in circolo per ricominciare il ciclo termico, questo è il funzionamento di ogni macchina termica. L’unica differenza fra la differenti centrali di tipo termico è nella fonte calda della centrale che, nel caso nucleare, è data dall’energia di fissione dell’uranio. Rispetto alle centrali definite “termoelettriche” in cui il calore è fornito bruciando del combustibile la fissione dell’uranio fornisce molta più energia: bruciare combustibile rompe legami atomici e molecolari, fissionare atomi rompe legami nucleari milioni di volte più energetici (per comprendere meglio questo passaggio

Si possono poi ad esempio dividere le centrali nucleari moderne in due principali tipologie, una è quella BWR che assomiglia di più ad una termica normale; la seconda, il PWR, si differenzia leggermente. Nei reattori BWR (Boiling Water Reactor) l’acqua nel circuito primario del reattore cambia di stato e passa ad essere vapore acqueo, questo va a finire direttamente nella turbina e dopo essere stato raffreddato e condensato viene reimmesso nel reattore. Nei reattori PWR (Pressurized Water Reactor) l’acqua nel circuito primario del reattore viene mantenuta ad elevata pressione, così anche a temperature superiori ai 300°C rimanga allo stato liquido; per arrivare alla turbina si deve passare da uno scambiatore di calore (generatore di vapore) in cui l’acqua ad alta temperatura ed in pressione scambia il calore con dell’altra acqua che si trasforma in vapore che va alla turbina. L’acqua dal generatore di vapore ritorna al reattore dove si scalda nuovamente e quella dalle turbine ritorna poi ai generatori di vapore, il ciclo quindi ricomincia.

La dose indica l’energia proveniente da radiazioni che un materiale assorbe e si misura in Gray (Gy), ovvero Joule (energia) per chilogrammo (massa). Quando la dose è espressa in Sievert (Sv), rappresenta una dose efficace indicante il danno biologico.

La dose è la quantità di radiazioni che vengono assorbite dal corpo umano (su cui provoca effetti biologici) o su un materiale. Si può calcolare con due unità di misura, il Gray indica quanta energia (in Joule) proveniente da radiazioni è assorbita da 1kg di materiale, e si misura quindi in J/kg, o Gy. Il Sievert (Sv) è dimensionalmente uguale al Gray, ma viene corretto con dei fattori moltiplicativi per indicare l’effetto biologico dalle varie radiazioni. 1Sv è la quantità di radiazioni che equivale biologicamente (in prima approssimazione) ad 1Gy di raggi gamma o a 0.05Gy di raggi alfa.
La differenza risiede nell’interazione della radiazione con la materia: l’effetto biologico delle radiazioni è indurre mutazioni nelle cellule, aumentando il rischio dell’induzione di un tumore a distanza di generazioni (quindi anni), rompendo i legami del DNA. I raggi gamma trapassano facilmente la materia, quindi è molto raro che inducano la rottura diretta o indiretta della doppia elica di DNA, le particelle alfa invece interagiscono lungo una traccia, come un treno che distrugge ciò che incontra sui binari, e quindi rende tali doppie rotture molto più probabili. D’altro canto le particelle alfa a bassa energia si fermeranno prevalentemente sull’epitelio (lo strato più superficiale di pelle, composto da cellule morte), non inducendo quasi nessun effetto. La stessa dose di particelle alfa della stessa energia inalata o ingerita (quindi inglobata in punti sensibili dell’organismo) ha invece un effetto decisamente più rilevante.
Da qui la stessa dose di raggi gamma e raggi alfa determina due effetti biologici molto diversi, dipendenti anche dall’energia della radiazione, dalle cellule coinvolte e da altri parametri. Determinare gli effetti della radiazione sugli organismi è un compito tutt’altro che banale, un intera branca scientifica, la radiobiologia, è dedita alla previsione di tali effetti.L’unità di misura del Gray o del Sievert rappresenta una dose enorme: poche persone al mondo hanno subito dosi nell’ordine del Sv, ovvero un numero di persone dell’ordine di grandezza delle centinaia prevalentemente composte da scienziati e tecnici nucleari coinvolti in incidenti e alcuni pompieri intervenuti a Chernobyl.
La dose ambientale è di circa 2-3mSv/y, cioè mediamente in un anno da ogni persona vengono assorbiti 2-3 millesimi di Sievert provenienti dalle più disparate fonti (vedi domanda sulla dose ambientale).

L’Italia non ha bisogno di energia nucleare in quanto tale. Avrebbe tuttavia, proprio in virtù della sua conformazione economica, molti vantaggi. Ad esempio ha necessità di diversificare il suo mix energetico, soprattutto su fonti carbon-free. Il nucleare è una fonte adatta al fine di essere utilizzata su vasta scala in modo economicamente efficiente per coprire il fabbisogno di una struttura di mercato moderna.

Diversi sono i vantaggi economici, diretti o indiretti, che l’adozione di tale fonte potrebbe comportare per il paese. Dal contenimento dei costi al rilancio dell’industria Hi-Tech e della ricerca, tuttavia in questa risposta vogliamo concentrarci nel descrivere una lampante necessità geopolitica: l’Italia ha bisogno di diversificare le sue fonti di approvvigionamento. Il fabbisogno energetico della nostra nazione infatti è completamente vincolato da importazioni estere: la dipendenza energetica era dell’87% nel 2008 (sono messi peggio di noi in Europa solo alcuni piccoli stati) ed è destinata ad aumentare ulteriormente con l’esaurirsi degli esigui giacimenti di gas e petrolio nazionali.L’Italia ha poi bisogno di aumentare notevolmente le sue fonti di elettro produzione carbonfree, per combattere l’effetto serra e rispettare il protocollo di Kyoto. Se l’Italia avesse la popolazione norvegese e le sue risorse idriche, il nucleare risulterebbe assolutamente superfluo, ma così non è.

Essendo l’Italia il paese industrializzato con la massima dipendenza estera per l’approvvigionamento energetico, il nucleare è quindi utile per dare una maggiore sicurezza di approvvigionamenti (ad esempio, contro una nuova crisi energetica ucraina o contro risvolti negativi dell’attuale conflitto libico). Infatti, benché l’Italia non possegga miniere di uranio attive e non si sappia quanto uranio sia economicamente estraibile nel territorio nazionale, il suo acquisto è a rischio geopolitico di approvvigionamento molto basso (soprattutto dopo la creazione della prima banca mondiale dell’uranio), stoccare uranio per un lungo periodo di funzionamento di una centrale nucleare richiede molto poco spazio, una piscina di una centrale nucleare (si può immaginare dell’ordine di grandezza di una piscina olimpica, ma con una profondità molto maggiore), riesce a contenere combustibile per molti cicli di funzionamento; essendo poi le centrali moderne a burnup molto elevato e quindi cicli di funzionamento molto lunghi, questo consente di avere stoccato combustibile per molti anni di funzionamento in un volume molto piccolo, al contrario della richiesta di spazio per una centrale a gas o a carbone. La Cina sta ad esempio acquistando notevoli quantità di uranio sul mercato per sopperire al suo futuro grande fabbisogno uranifero e per una maggiore sicurezza energetica. Nella pratica si mantiene combustibile solo per il ciclo successivo, perché possono intercorrere altri requisiti per il reattore (ciclo molto lungo con burnup non uniforme può richiedere che alcuni elementi abbiano arricchimenti leggermente differenti da quanto preventivamente ipotizzato), o nuove normative sul combustibile possono richiedere nuove specifiche per i cicli successivi.

Al contrario, è impossibile stoccare combustibile per più di qualche giorno o settimana per qualsiasi centrale a combustibili fossili di taglia medio-grande, con quindi rischi geopolitici di approvvigionamento energetico molto maggiori, soprattutto per l’Italia, che è estremamente sbilanciata verso il consumo di metano da importazione, con cui produce sia riscaldamento invernale che elettricità durante tutto l’anno.

L’Italia è un paese sismico, un paese a rischio idrogeologico, il paese del sole, il BEL PAESE, ma queste sono denominazioni generaliste, in mezzo a queste denominazioni ci sono particolarismi molto marcati, come le dune di sabbia nelle zone semi-desertiche della sardegna o grandi paludi (ora in gran parte tutte bonificate, ma sono storicamente facenti parte del paesaggio italiano), grandi cascate, le ultime zone di pura macchia mediterranea esistenti nel mediterraneo. In un paese sismico esistono vaste zone senza alcun rischio di terremoti, in un paese ricco di acqua come l’italia esistono zone senza fiumi o semi-desertiche, si costruisce quindi quello che serve dove si può.

L’Italia è un paese molto variegato, non è ascrivibile ad un solo aggettivo, quindi dire che l’Italia è un paese sismico è corretto e sbagliato allo stesso tempo: gran parte del territorio italiano è sismico, ma altre vaste zone a ridottissimo rischio di eventi sismici (praticamente tutta la val padana per dare l’esempio più evidente), allo stesso modo l’Italia è un paese ad elevato rischio di dissesto idrogeologico, ma esistono zone di grande estensione che sono desertiche o semidesertiche o a scarse precipitazioni (come zone della Sardegna e la maremma). La definizione generalista non può quindi essere presa a modello sia dei particolarismi geomorfilogici, così come sociali (ricordare le minoranze albanesi nel meridione, le ladine in Friuli e le tedesche in trentino).

Allo stesso modo il Giappone è un paese sismico, ma anche in Giappone esistono zone senza o con scarsi rischi di terremoti, ed in Giappone sono in funzione oltre 50 reattori e molti altri sono in costruzione o stanno per iniziarne i lavori: si può vedere che l’Italia è contrassegnata con il colore arancio, il Giappone invece ha vastissime zone colorate di rosso. Si può fare lo stesso ragionamento per gli stati occidentali degli USA, dove sono in funzione 7 reattori .

Si deve poi tenere presente che una qualsiasi costruzione di nuovi reattori nucleari deve tenere conto di svariati parametri costruttivi, come anche protezioni contro i terremoti (come gli smorzatori sismici, per dire lo strumento più usato), che permettono di costruire con sicurezza in molte più aree del paese. Si può prendere ad esempio il caso del terremoto Chūetsu in Giappone (6.6 gradi sulla scala Richter, quello dell’Aquila è stato di 5.8 gradi; da ricordare che la scala è logaritmica a base 10, ogni grado è 10 volte più potente di quello precedente), questo ha colpito in molto significativo la più potente centrale nucleare giapponese e del mondo, la centrale di Kashiwazaki-Kariwa; questa centrale sorge a pochissimi km dall’epicentro di quel terremoto. Durante il sisma alcuni reattori erano spenti per controlli e ricarica del combustibile, altri invece erano in funzione e sono stati spenti per controllare tutti gli apparati. Dal terremoto sono ripartiti 4 dei 7 reattori, infatti la centrale ha subito notevoli modifiche per migliorare le sicurezze in caso di sisma, ma non è accaduto nessun incidente grave e la chiusura dell’impianto è stata solo per i lunghi controlli e per gli aggiornamenti dei sistemi di sicurezza.

Per le cause che hanno portato all’incidente di Fukushima è ancora presto per dire quale è la causa principale del danno. Dalle notizie certe che si possono avere al momento della stesura di questo compendio, il terremoto non ha provocato danni ai 14 reattori nucleari principalmente coinvolti, che si sono tutti spenti automaticamente senza problemi. Per l’impianto di Fukushima Daiichi i problemi sono stati causati dall’onda di tsunami, valutata alta 14m, che si è infranta contro l’impianto e che ha compromesso i sistemi di sicurezza attivi (Cf. domanda “Cosa indica la suddivisione in generazioni dei reattori?” per maggiori informazioni). L’impianto di Fukushima Daini, a soli 10km dall’impianto gemello, non ha avuto problematiche di rilievo a seguito dell’evento sismico.

Quindi l’Italia è un paese sismico, ma non è TUTTO sismico, come sulle alpi è concentrata la produzione idroelettrica italiana, allo stesso modo in ristrette zone del territorio italiano potranno essere costruite in tutta sicurezza le future centrali nucleari, visto che ogni luogo ha le sue caratteristiche e differenti possibilità di installazione per impianti energetici o industriali. Le stesse centrali idroelettriche possono indurre incidenti catastrofici se colpiti da sismi di discreta entità, ma sono costruite con accorgimenti ed in zone specifiche al fine di ridurre tale rischio.

Ogni centrale nucleare ed in generale ogni impianto che tratta radioisotopi (anche gli ospedali) rilascia nell’ambiente radionuclidi. Questi però sono rilasciati sempre in quantità regolamentate perché non superino i valori massimi stabiliti per legge e ritenuti non nocivi dalla comunità scientifica internazionale. Le misure che sono state eseguite dal governo tedesco riferiscono contributi inferiori allo 0.5% rispetto alla dose naturale media, corrispondenti a circa 1 viaggio intercontinentale A/R.

Per un abitante europeo i contributi della dose naturale (vedi domanda cos’è la dose) assommano in media a 2-3mSv annui, con oscillazioni comprese fra 1.2 e 4.6 mSv per il 95% della popolazione, provenienti da fonti naturali: generalmente inalazione di Radon, ingestione di radionuclidi dal cibo e contributo dei raggi cosmici e di altri radionuclidi presenti nei materiali che ci circondano. Questo contributo varia molto a seconda degli usi e costumi locali, ad esempio case in legno e maggiormente ventilate trattengono meno Radon al loro interno, e dalla locazione geografica che può essere più o meno ricca di radionuclidi naturali o più ad alta quota, dove i raggi cosmici sono meno schermati dall’atmosfera.Le cure mediche sono un’altra fonte di radiazioni ionizzanti a cui l’uomo moderno è sottoposto, che varia da 0.1 mSv di una piccola radiografia ai 20mSv o oltre di un trattamento radioterapeutico, e sono stimabili in media come 0.5mSv annui per abitante, così come altri contributi provenienti dal luogo di lavoro o dalle abitudini personali (i già citati viaggi aerei ad esempio).

Anche il fallout radioattivo dei test nucleari passati e dell’incidente di Chernobyl contribuisce alla dose annua, tuttavia decadendo sensibilmente di anno in anno nel 2010 costituiscono oramai una piccola frazione della dose totale assorbita, ovvero circa a 0.01 mSv annui a persona. Lo stesso studio riferisce, nei dintorni delle centrali, contributi dello stesso ordine (0.01mSv) provenienti dagli impianti, con picchi di 0.02 mSv annui in alcuni impianti, mentre esternamente ad altri impianti non vi è alcun misurabile contributo alla radiazione di fondo naturale (e quindi una dose inferiore a 0.0001mSv/y a persona).

Quindi, in luce di queste misure, le centrali nucleari, come ogni impianto che maneggia e utilizza radionuclidi, diffondono radiazioni nell’ambiente, tuttavia, grazie agli assidui controlli, queste radiazioni sono decisamente inferiore rispetto al contributo naturale e quello proveniente dalle altre attività umane.

Addirittura, a rigore scientifico, parlando di contributi alla dose annua assorbita da una persona le centrali nucleari non dovrebbero neppure venire citate: se si costruisce un tavolo con una precisione centimetrica non ha senso utilizzare strumenti che misurano contributi nell’ordine di decimi di millimetro, allo stesso modo considerando la dose totale assorbita annualmente da una persona, che ha fluttuazioni nell’ordine del mSv, non ha senso contemplare effetti centinaia di volte più flebili.

E’ una suddivisione non sostanziale dei vari reattori, utile per dividerli in classi macroscopicamente diverse specialmente sotto gli aspetti di efficienza, sicurezza e struttura. Questa suddivisione è meramente concettuale e non effettiva, in quanto un reattore non è fossilizzato allo stato iniziale di costruzione ma viene aggiornato nel corso degli anni e due reattori della stessa generazione possono essere molto differenti.

È una suddivisione in base alle caratteristiche salienti dei vari reattori al momento della sua costruzione. La “generazione” (abbreviata “gen”) indica una categorizzazione per quanto riguarda l’efficienza dei reattori, i sistemi di sicurezza e struttura della centrale. Reattori di una stessa generazione sono similari sotto questi aspetti, anche se due reattori della stessa generazione e tipologia possono avere differenze interne molto significative.

Ad esempio, i primi 3 reattori italiani erano tutti prototipi della I gen, ma successivamente con varie modifiche ai sistemi di controllo, efficienza energetiche del combustibile e dei sistemi di sicurezza, non erano più propriamente dei reattori di I gen ma nemmeno considerabili reattori di II gen. Da ciò un esempio per dire che la suddivisione è solo concettuale ma non effettiva, e nemmeno la tecnologia di un singolo reattore è statica nel corso del tempo. Gli odierni reattori di II generazione che sono in costruzione in Brasile ed Argentina, ad esempio, sono notevolmente differenti rispetto a reattori di II generazione degli anni ’70 loro omologhi ma non possiedono le più sofisticate misure di sicurezza tipiche delle centrali definite di III gen. I reattori KONVOI tedeschi e gli N4 francesi che sono i “genitori” degli EPR, sono stati costruiti solo pochi anni fa ma sono stati categorizzata di II gen, il frutto di quei prodotti invece è di III+, molti dei sistemi sono similari (essendone evoluzioni), altri sono nuovi o differenti, ed è il connubio fra novità ed evoluzione che permette ai moderni reattori di essere classificati III+.

Per costruire una centrale nucleare, dalla prima colata di cemento fino alla prima connessione alla rete elettrica nazionale servono mediamente dai 5 agli 8 anni, se si considerano anche le fasi di approvazione tecnologia, dei siti, si arriva anche ai 10 anni o oltre, fra la prima decisione di costruire un nuovo reattore e la produzione del primo kWh-atomo. Ovviamente anche in questo caso si devono tenere conto di forti variazioni dovute alla tecnologia costruttiva e all’impegno istituzionale profuso per l’accelerazione dei tempi dipendente dall’effettiva necessità della centrale. Ad esempio i paesi dell’ex blocco sovietico hanno ultimato delle centrali con tempi di costruzione superiori ai 19 anni, a causa del crollo economico conseguente allo sgretolamento politico dell’URSS. Invece paesi in via di sviluppo come Corea del Sud, Cina ed India nel costruire loro ultime 25 centrali hanno impiegato, in media, poco più di 5 anni.

Sono molti pochi gli incidenti nucleari al mondo, che sono gli eventi classificati sulla Scala INES superiori al livello 4. La fonte nucleare, nonostante la grande risonanza mediatica, è nel mondo la fonte di energia che genera meno vittime, considerando le fonti che producono una parte cospicua della produzione elettrica mondiale: le prime sono il carbone ed il gas, poi idroelettrico ed infine nucleare.

Molto pochi, si deve poi dividere innanzitutto l’ambito in cui si vogliono considerare poichè è non solo l’energia nucleare a provocare incidenti. Uno dei più gravi incidenti della storia, quello brasiliano di Goiania, è accaduto perché era stata trovata in uno studio medico, da dei locali abitanti della città brasiliana, una fonte di cesio radioterapica, e questa ha contaminato ed irradiato alcune centinaia di persone. È un incidente di ambito nucleare ma non nell’ambito dell’elettro generazione. Si contano pochissimi incidenti nel vero senso della parola, cioè eventi INES di livello 4 o superiore, ovvero che implicano rischi per la salute delle persone. Molti di questi sono poi accaduti in siti militari, come Sellafield (inglese) o Mayak (URSS), in centrali civili i più gravi sono stati Chernobyl (69 morti accertati per cause dirette; poi in un periodo compreso fino al 2070, altri 4000 presupposti con ragionevole certezza su base epidemiologica a causa degli effetti a lungo termine, ed altre migliaia presupposti con minore certezza nella popolazione mondiale, ma difficilmente stimabili e separabili da tutto il resto dei morti in tutta la popolazione mondiale). L’incidente di Three Miles Island invece non ha provocato vittime accertate fra la popolazione civile e l’incidente di Fukushima che è in corso. La fonte nucleare è la fonte di elettroproduzione che causa il minor numero di vittime al mondo, considerando tutte le fasi di produzione, dall’estrazione alla fine del ciclo vitale. Il carbone è invece in assoluto la fonte che genera più vittime dirette, solo in Cina si contano a migliaia le vittime dirette di minatori nelle miniere a causa di crolli o altro, mentre considerando le vittime degli impianti di elettrogenerazione è il Gas a mietere più vittime. In generale sono comunque numerosi gli incidenti nel mondo causati dagli altri tipi di centrali convenzionali, mentre la fonte nucleare, essendo monitorata in modo rigorosissimo e severo, raramente genera tragedie.

No, non c’è un considerevole rischio di proliferazione di ordigni nucleari funzionanti tramite l’uso di reattori commerciali per la produzione di energia elettrica. La composizione del plutonio uscente da un reattore nucleare non è adatta per la produzione di ordigni nucleari a scopo bellico. Invece il combustibile esausto e le scorie ad elevata attività possono essere utilizzate per la produzione di “bombe sporche”: ordigni convenzionali con lo scopo unico di provocare contaminazione radioattiva. Tuttavia tale eventualità, al momento, è ben più probabile con rifiuti di origine ospedaliera dato le stringenti norme di sicurezza della filiera nucleare rispetto a quelle sanitarie.

Come vedremo praticamente non esiste rischio di proliferazione nucleare tramite l’uso di reattori commerciali per la produzione di energia elettrica. Si fa infatti spesso (malevolmente) confusione fra gli isotopi di plutonio e senza distinguere quelli più utili per ordigni nucleari. Durante il funzionamento di un reattore nucleare, parte dell’U238 si converte naturalmente in Pu239 dopo la cattura di un neutrone, gran parte del plutonio formatosi poi è direttamente consumato dentro il reattore per la produzione elettrica (il Pu239 è fissile come l’U235, mentre l’U238 è fertile, cioè si può trasformare in “carburante”). Il Pu239, rimanendo dentro il reattore, tende anche ad assorbire neutroni “vaganti” nel reattore, e trasformarsi in Pu240 e successivi. Aumentando il burnup del combustibile nucleare, la porzione di plutonio con massa atomica superiore a 239 aumenta. Per avere un ordigno stabile la porzione di Pu239 deve essere almeno del 93%, con percentuali inferiori le “impurità” di plutonio tendono a far detonare precocemente prima di raggiungere la massa critica necessaria o a non farlo detonare interamente, quindi non permettere la costruzione di un ordigno stabile e della potenza voluta.Affinché la presenza di “impurità” sia estremamente contenuta, il burnup del combustibile nei reattori dedicati alla produzione di plutonio per ordigni deve essere mantenuto all’incirca ai 100MWd, essendo i reattori moderni con burnup ad oltre 45.000MWd il plutonio derivante è di gran lunga troppo sporco di impurità per la possibile proliferazione, ma utilizzabile unicamente per l’elettrogenerazione.
Per produrre plutonio “weapons grade” si devono quindi utilizzare reattori appositamente studiati per mantenere burnup bassi e per essere “scaricati” in funzione (quali ad esempio i reattori di tipologia RBMK, CANDU ed i Magnox per citare quelli più “presenti sul mercato”), infatti i normali reattori PWR e BWR devono essere spenti per poter sostituire il combustibile.
Quindi data la scarsa qualità di plutonio proveniente da un normale reattore, vi sarebbero enormi rischi e difficoltà relativi alla fabbricazione di un ordigno siffatto e alte probabilità che la detonazione non avvenga come previsto, a fronte di una grande quantità di materiale necessario (almeno tutti gli scarti di un intero ciclo, il che implica libero accesso alle scorte). Tuttavia la probabilità di detonazione prevista, anche con Plutonio di bassa qualità, non è trascurabile (~10%), ed in ogni caso anche una detonazione parziale potrebbe avere effetti simili a quelle di centinaia di tonnellate di esplosivo convenzionale (abbastanza per radere al suolo un piccolo quartiere). Questa impresa, date le difficoltà sovradescritte, non è alla portata di un gruppo terroristico ma necessita della struttura scientifica e produttiva di una nazione per essere compiuta, che però ha altri sistemi più efficienti e meno vistosi per la produzione di Plutonio o Uranio weapon-grade, come ultracentrifugazione a catena: non ha senso che una nazione investa soldi, specializzazione tecnologica e reputazione diplomatica in un ordigno di scarsa potenza (verosimilmente circa la metà del “Fat Man” che colpì Nagasaki) e che ha solo il 10% di probabilità di funzionare correttamente (quindi inutile a scopo bellico).Attualmente gli impianti nucleari vengono utilizzati per riciclare l’Uranio delle testate nucleari ed agevolare il disarmo. Sono anche in costruzione un impianti per il recupero del Plutonio e la fabbricazione di combustibile MOX

Un reattore da 1GW in europa o in america costa circa da 3 a 5 miliardi di €, a seconda delle voci di spesa considerate. Questa cifra inoltre dipende dalla tecnologia utilizzata, che sia già matura o sia ancora in fase di sviluppo durante la costruzione, dal numero di reattori per centrali, da tutte le variabile influenti sul tempo necessario per la costruzione e persino dal piano finanziario adottato.

Risposta lunga

È difficile dare una stima del costo di una centrale nucleare, questo costo può subire moltissime variazioni a seconda della tecnologia utilizzata, del numero di reattori per ogni centrale, del numero di reattori totali da costruire per ogni nazione che, sottostando a differenti agenzie per la sicurezza nucleari, sottostanno a regolamenti ed autorizzazioni differenti e che possono causare aumenti dei costi di installazione o dilazioni nei tempi di approvazione dei progetti, è il caso ad esempio dei reattori AP1000 o EPR che sono già stati approvati da alcune agenzie nucleari mentre altre vogliono altre documentazioni per rilasciare le autorizzazioni per la costruzione. Anche il numero di tecnologie utilizzate per ogni nazione influisce sul costo di ogni singolo reattore, per il fattore delle economie di scala.Un caso emblematico si può considerare quello finlandese e poi quello cinese, anche se per due filiere differenti di reattori. In Finlandia si sta costruendo il primo reattore di tipologia EPR al mondo, essendo in pratica il prototipo della sua tipologia, sono occorse in corso d’opera numerose modifiche per quanto riguarda ogni aspetto costruttivo. L’agenzia nucleare finlandese poi ha richiesto numerose modifiche del progetto originario e ha richiesto certificazioni successive a quelle richieste nelle prime fasi costruttive. Queste modifiche hanno richiesto quindi un allungamento dei tempi e dei costi; si può aggiungere che essendo al tempo il solo reattore in costruzione, tutti i costi di sviluppo e le modifiche si sono inizialmente scaricate su quell’unico reattore.

In Cina invece è in corso di costruzione un gigantesco programma nucleare civile di elettro produzione, in questo programma sono in costruzione decine di reattori e sono in fase di approvazione o sviluppo oltre 100 altri reattori, in questo modo tutti i costi sono diminuiti. Nelle centrali nucleari cinesi, ci sono al minimo 4 reattori per ogni impianto, questo permette di abbattere notevolmente i costi di costruzione e si assicura una domanda di materiali e manovalanza costante per un lungo periodo. Utilizzando tecnologie rodate (al momento sono in costruzione circa 25 reattori, prevalentemente CPR1000 e AP1000) si diminuiscono anche i costi di sviluppo e di approvazione per le stesse, visto che una tipologia approvata può essere costruita in qualsiasi luogo del paese. Anche per questo, per i reattori CPR1000, i costi di installazione risultano essere a meno di 2 miliardi $ per reattore, con previsioni di scendere fino a quasi 1.5miliardi$ per reattore, con notevolissime economie di scala e risparmi in fase costruttiva ed economicità dell’energia prodotta.

Un ultimo parametro che contribuisce in modo sostanziale ai costi per la costruzione di una centrale nucleare viene chiamato “costo del denaro”. Questa formula che può apparire paradossale comprende il costo dell’operazione finanziaria necessaria all’accumulo di denaro occorrente per la costruzione della centrale. Dovendo passare attraverso gli istituti bancari e assicurativi per operazioni di tale rilevanza gli interessi maturati sugli investimenti necessari consistono in un contributo a doppia cifra, anche se difficilmente stimabile, situato fra il 30 e il 50 % del costo complessivo dell’impianto a seconda dei tassi di interesse applicati e del tempo di costruzione. Tale rilevante contributo può essere ridotto accelerando i tempi di costruzione dell’impianto e sovvenzionando statalmente tassi di interesse ridotti.

Nel 2008 Georgia Power ha stimato i costi della costruzione del suo impianto a doppio reattore da 2.2GW complessivi (costo impianto + interessi) variabile dai 10 ai 14 miliardi di dollari a seconda del tipo di dilazione del finanziamento concessa.

Nel mondo sono molte le nazioni che prospettano di produrre elettricità da fonte nucleare nei prossimi anni. Fra le nazioni che hanno avuto maggior rilievo sulla stampa c’è l’Iran, che si vuole dotare di reattori nucleari civili per aumentare la sua quota di gas per l’esportazione, visto che il gas è diventato negli ultimi anni la fonte di gran lunga preponderante per l’elettrogenerazione iraniana. Questa parte del programma nucleare iraniano è sotto l’egida dell’IAEA e non vertono preoccupazioni per la proliferazione nucleare da elettroproduzione iraniana. Altra nazione sono gli emirati arabi, dove all’inizio del 2010 è stato firmato un contratto per la fornitura di 4 reattori di tipologia APR1400 coreani, la nazione è destinata a diventare per la metà del decennio il primo paese arabo con centrali nucleari commerciali.Fra i principali programmi per nuova elettrogenerazione si possono poi ricordare quello turco, quello vietnamita, quello italiano e quello polacco: che prospettano la costruzione di oltre 5GW di potenza nucleare ognuno nei prossimi anni, per sopperire all’aumento della domanda e diminuire le importazioni di combustibili fossili (o diminuire anche le emissioni di CO2 nei casi dell’Italia e della Polonia, avendo quest’ultima le più grandi riserve europee di carbone e producendo elettricità quasi solo da questa fonte)

Gli ultimi dati adottati dalla comunità scientifica internazionale, cioè il report IAEA e NEA “World Uranium consumption & resources” del 2009 riporta circa 6.3 milioni di tonnellate di uranio ad un costo estrattivo inferiore ai 260$/kg di Uranio, ovvero risorse per un secolo con il ritmo di consumo del 2009 e tecnologia attuale. Inoltre, moltissimi depositi devono ancora essere scoperti o catalogati in modo certo (raddoppiando almeno le risorse a oggi sconosciute) mentre molti altri saranno economicamente sfruttabili con il progresso tecnologico.

Come per il petrolio, anche la quantità di riserve uranifere dipende in larghissima parte dai costi prefissati per l’estrazione. Estrarre uranio ha costi dipendenti dalla posizione della miniera (e quindi profondità e difficoltà a raggiungere il deposito, situazione geopolitica…etc…) e dipendenti della purezza del minerale: l’uranio viene trovato, similmente al ferro, sempre in composti ossidati nelle rocce. Tanto la composizione della roccia contiene più uranio, tanto meno sarà necessario scavare e raffinare e quindi tanto minori saranno i costi di estrazione. Il report IAEA “World Uranium consumption & resources” del 2009 riporta oltre 6.3 milioni di tonnellate di uranio economicamente estraibile a prezzi inferiori ai 260$/kg, fra le risorse identificate. Quasi tutte le risorse (5.4Mt su 6.3Mt totali) sono estraibili a costi inferiori i 130$/kg, mentre ulteriori risorse sono presenti attualmente a costi superiori. Altre 7.8 milioni di tonnellate di uranio come risorse non ancora scoperte, ma speculate per via della conformazione geologica delle zone terrestri, sempre ad un prezzo massimo di 260$/kg. Ad esempio dal 2007 ad oggi sono aumentate (anche significativamente) le riserve note di uranio per molti paesi, a seguito di nuovi rilievi geologici in paesi in via di sviluppo, come il Kazakistan che è arrivato a scoprire sul suo suolo riserve di oltre 1.5 milioni di tonnellate di uranio alla fine del 2009, quasi raddoppiando le stime del 2007 ed aumentandole notevolmente rispetto al report IAEA datato 1° gennaio 2009.

L’uranio è un materiale molto presente sulla crosta terrestre: molte tipologie di roccia ne contengono percentuali non trascurabili ed anche nell’acqua marina ve ne sono grandissime quantità (probabilmente decine di miliardi di tonnellate). Tuttavia data l’estrema diluizione è difficile stimarne il quantitativo e l’estrazione è, al momento, anti-economica. In ogni caso, solo considerando le 6.3Mt ad oggi scoperte, al ritmo di consumo odierno di odierno (69 mila ton annue si determina un’autonomia di circa 90 anni. Un ulteriore aumento della domanda di uranio e del prezzo medio, potrebbe portare (come in parte ha già portato, come nel caso Kazako) ad un nuovo interesse nelle esplorazioni uranifere nel mondo ed alla scoperta di nuovi giacimenti. Un aumento del prezzo considerato economicamente conveniente per l’estrazione dell’uranio (passare cioè da risorse estraibili a meno di 260$ a 400$ ad esempio) porterebbe un notevole aumento delle risorse, diventando economicamente convenienti anche estrazioni non convenzionali come da fosfati (oggi solo marginalmente utilizzati o di nuovo allo studio per l’estrazione) o diverrebbe ancora più remunerativa l’estrazione dalle ceneri delle centrali a carbone, finestra che si sta aprendo solo ora all’orizzonte (soprattutto in cina), dopo alcune sperimentazioni. Il report afferma poi che, con lo scenario di massimo sviluppo oggi pronosticato (passando dagli attuali 375GW a 785GW del 2035), si arriverebbe al 2035 con l’aver consumato meno della metà delle risorse uranifere certe ad oggi conosciute.
In questa trattazione non sono stati presi in considerazione i reattori autofertilizzanti, principalmente perchè molto poco utilizzati a livello mondiale, essendone al 2010 in funzione solo uno, presso la Centrale nucleare di Beloyarsk in Russia; tuttavia altri due sono in costruzione: uno sempre alla centrale di Beloyarsk ed uno presso la Centrale nucleare di Kalpakkam in India; infine altri 8 sono pianificati (2 in Russia, sempre presso Beloyarsk, 2 in India sempre presso Kalpakkam e 4 in Cina presso la futura centrale di Sanming, dello stesso modello del reattore ora in costruzione in Russia). Il riutilizzo del combustibile dopo riprocessamento (si può paragonare al comune riciclo della spazzatura) aumenta la durata effettiva delle riserve di uranio, i reattori autofertilizzanti invece convertono in combustibile tutto l’uranio, mentre oggi viene utilizzata solo una minima frazione del potere energetico totale.
In futuro il centinaio di anni di riserve da un lato si ridurrà a causa dell’aumento della domanda a seguito della costruzione di nuovi reattori (circa 60 ora in costruzione) dall’altro la scoperta di nuovi giacimenti ed il progresso tecnico promettono di incrementare moltissimo la sostenibilità a lungo termine delle riserve uranifere mondiali (possiamo solo speculare la tecnologia mineraria e nucleare del 2100).
A causa della grande mutevolezza degli scenari sia politici (cambiamenti di strategia energetica) che minerari (trovare nuovi giacimenti e perfezionare i metodi estrattivi) che tecnologici (reattori di IV gen e/o massiccio utilizzo di reattori autofertilizzanti) e di fonte energetica (passare ad utilizzare o solo torio o miscele di torio-uranio o passare alla fusione termonucleare controllata) è difficile stimare quanto dureranno le riserve di Uranio tenendo conto di questi imprevedibili fattori futuri, tuttavia sicuramente le prospettive non sono cupe: le riserve sono abbondanti e c’è molto spazio per migliorare, cosa che dovrebbe garantire la convenienza dell’estrazione dell’uranio per i prossimi decenni.