Nucleare: valida alternativa al fossile?

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Per capire cosa significa la parola nucleare dobbiamo tornare indietro di circa 80 anni, quando sotto la supervisione del fisico italiano Enrico Fermi fu costruito il primo reattore artificiale a fissione nucleare, costituito da pile di uranio e blocchi di grafite. Nel secondo dopoguerra è partito il programma nucleare civile nei Paesi più industrializzati come USA, Inghilterra, Francia, Italia e URSS. 

Negli anni 70/80 in Francia il nucleare si è sviluppato molto in fretta soprattutto per ridurre l’utilizzo dei combustibili fossili, in seguito alla crisi energetica del Kippur. Anche l’Italia stava percorrendo questa strada fino a quando, nel 1987, con un referendum, venne definitivamente abbandonata. Oggi si parla nuovamente di Energia Nucleare sia perché i Paesi più industrializzati vogliono avere una certa indipendenza da quei Paesi ricchi di combustibili fossili sia perché l’utilizzo smisurato di questi produce sostanze climalteranti in misura eccessiva. 

Una delle differenze principali tra l’energia nucleare e l’energia derivante da combustibili fossili: la prima produce le scorie radioattive in seguito alla spaccatura in due dell’atomo che produce calore per riscaldare acqua che genera vapore e fa girare le turbine come avviene in altri impianti; la seconda produce emissioni di sostanze inquinanti tipiche della combustione del carbone e di altri combustibili fossili. 

Ci sono significativi vantaggi dell’energia nucleare. Per ricavare la stessa quantità di energia contenuta in una “pastiglietta” di uranio di 1 cm di diametro sono necessari quattro quintali di carbone. Un secondo vantaggio è quello del fattore di capacità, o “capacity factor”, ossia la capacità di un reattore di poter operare in maniera continuativa, con la sostituzione del combustibile mediamente una volta ogni 18 mesi. Altri vantaggi del nucleare possono essere legati alla creazione del calore di scarto (riciclato per il teleriscaldamento o la desalinizzazione dell’acqua di mare), creazione di radioisotopi utilizzati ad esempio nella medicina (nei pazienti operati di tumore alla tiroide è previsto un trattamento a base di iodio 131). 

“Gli svantaggi primari del nucleare sono due: uno tecnico e uno politico” – sostiene Luca Romano – “Il problema tecnico è quello che, un reattore nucleare può ovviamente variare la sua potenza senza problemi e, quindi, abbassare la potenza quando c’è poca domanda e viceversa, ma dal punto di vista economico, non è molto conveniente farlo”. Per questo motivo si preferisce mantenere la stessa potenza o, come succede, vendere l’energia in esubero ad altri Paesi. Il problema principale secondo Luca Romano, però, è di carattere politico “C’è una grande ostilità verso il nucleare da parte delle persone, avendo una serie di pre-concetti relativi alla gestione della sicurezza, allo smaltimento delle scorie, portando alla scelta di abbandonare questa forma di produzione energetica, che è quello che sta accadendo in altri Paesi come Germania e Belgio”. 

Come avviene lo stoccaggio dei rifiuti radioattivi?

Per semplificare, lo stoccaggio varia a seconda delle tre categorie di rifiuti: bassa, media e alta attività radioattiva. L’unità di misura utilizzata per misurare il livello di radioattività avviene in Becquerel. I rifiuti a bassa e media attività, che non vengono prodotti solo dall’industria nucleare ma anche dalla medicina nucleare (che in Italia produce il 40% dei rifiuti radioattivi a bassa attività) o dai reattori di ricerca, per essere smaltiti bisogna metterli in depositi temporanei e vengono lasciati lì per un periodo che va da qualche settimana fino ad un massimo di qualche decennio. Poiché la radioattività è un fenomeno che cala nel tempo, bisognerà dare il tempo necessario a questi rifiuti di perdere la loro radioattività per poterli poi smaltire come rifiuti normali. 

In Italia, oggi, i rifiuti a bassa e media attività vengono gestiti grazie a circa 20 depositi temporanei dislocati per tutto il territorio nazionale e la maggior parte di essi sono all’interno degli ospedali (utilizzati per lo stoccaggio dei rifiuti prodotti dalla medicina nucleare). Secondo Fulvio Buzzi “Se si costruisse un unico deposito diminuirebbero i costi di gestione, aumenterebbe la sicurezza, lo spazio sarebbe molto ridotto con un deposito di circa 1 km2 e potrebbe essere utile non solo per i rifiuti prodotti fin ora ma anche per quelli che verranno prodotti a seguito dello smantellamento delle centrali nucleari e dagli altri settori già citati”. 

Il costo annuo di ogni deposito è di circa un milione di euro all’anno, oltre al costo dei rifiuti di alto livello attualmente stoccati in Francia e Inghilterra dove l’Italia paga per il loro stoccaggio. Inoltre, è bene sottolineare che secondo la normativa europea ogni Paese deve avere il suo deposito nazionale, quindi, se entro il 2025 l’Italia non provvederà ad indicare almeno il luogo in cui intendiamo costruirlo, si andrà incontro a sanzioni europee. 

I rifiuti ad alta attività, invece, sono costituiti essenzialmente da combustibile esausto delle vecchie centrali, verranno messi temporaneamente nel deposito nazionale per alcuni decenni fino a quando non si troverà una sistemazione definitiva. La destinazione definitiva di questi rifiuti può essere rappresentata da un deposito geologico, di superficie o di profondità, realizzato per resistere per centinaia di migliaia di anni. In generale si tende a cercare per entrambe le tipologie di deposito un’area che sia a basso rischio sismico e a basso rischio idrogeologico.

Un’alternativa può essere quella di riciclarli, poiché come per i rifiuti a bassa e media attività, anche quelli ad alta attività sono riciclabili al 95% della loro massa, nei reattori di quarta generazione. Questi ultimi sono reattori in fase di sviluppo che danno appunto la possibilità di riciclare i rifiuti radioattivi, reattori sui quali stanno puntando molto Paesi come la Russia e la Cina. 

La società che si occupa di smaltire i rifiuti in Italia è la Sogin, incaricata della costruzione del deposito nazionale e dello smantellamento delle vecchie centrali nucleari (in Italia c’erano 4 centrali nucleari: Garigliano, Caorso, Trino e Latina) il cui costo si aggira intorno ai 900 milioni di euro. La Sogin si è occupata anche di fornire la Cnapi – Carta nazionale delle aree potenzialmente idonee per costruire il deposito unico (le aree individuate sono 67 e vanno dal Sud al Nord dell’Italia, isole comprese).

Questa Cnapi sarà sottoposta ad ulteriore revisione per diventare Cnai (Carta nazionale delle aree idonee) e, tra le aree idonee, ne verrà selezionata solamente una. “Dopo la pubblicazione della Cnapi tutti i 67 comuni si sono ribellati, con la paura di diventare il luogo del Deposito Nazionale. Fenomeno che in altri Paesi (non tutti) non è successo” – Luca ci spiega la differenza tra l’Italia e alcuni Paesi che, invece, sarebbero ben contenti di poter ospitare il deposito nazionale – “Il comune che ospita il deposito oltre a ricevere incentivi e finanziamenti andrà ad ospitare anche un parco tecnologico di eccellenza, che creerà posti di lavoro. In Francia il deposito lo hanno fatto nella regione dello Champagne e da allora nessuno ha smesso di acquistarlo”. 

E’ possibile fare un confronto tra energia nucleare e altre tipologie di energia?

“L’obiettivo è quello di ridurre i combustibili fossili, e conosciamo tutti i motivi. Quindi, escludendo questi, il confronto si potrebbe fare tra energia nucleare ed energia rinnovabile. E’ giusto fare un confronto tra questi due tipi di energia, ma è sbagliato metterli in contrapposizione dal momento che l’obiettivo è quello di ridurre l’utilizzo di combustibili fossili.” Fulvio Buzzi afferma, dunque, che è sbagliato pensare di poter sostituire i combustibili fossili con il 100% nucleare o 100% rinnovabili, ma è il mix delle due tipologie di energia che andrebbe confrontato con il mix dei combustibili fossili. In sintesi, se si ha a disposizione l’idroelettrico, il geotermico, l’eolico, il fotovoltaico oppure le biomasse (ovviamente in un’ottica di riutilizzo degli scarti di produzione di altre attività) allora bene, altrimenti ci si può affidare, per compensare il fabbisogno di energia derivante dal rinnovabile, all’energia nucleare. 

Ci siamo chiesti se è possibile applicare all’energia nucleare l’approccio delle 3R dell’economia circolare (riduci-riutilizza-ricicla). La risposta è si. 

Partendo dall’energia lineare, per il nucleare è molto semplice: si estrae l’uranio dalla miniera, lo si processa e viene messo all’interno di un reattore. Dopo circa 18 mesi viene tolto e viene messo in un deposito dove lì rimane. L’economia circolare, invece, prevede di riciclare le scorie che escono fuori dal reattore, scorie che per il 95% sono composte da uranio-238 (come quello che è presente in natura, rimane quindi inalterato). Questo uranio può essere ancora utilizzato per produrre energia, anche se oggi non siamo ancora in grado di riutilizzarlo poiché per produrre energia con esso è necessario utilizzare i neutroni ad alta velocità. Oggi vengono utilizzati i reattori termici che sono a bassa velocità, a bassa energia, adatti all’uranio-235: questi reattori hanno dei vantaggi, uno di essi è che riescono facilmente a mantenere la reazione a catena stabile. 

I reattori moderni sono in grado di trasmutare l’uranio-238 in plutonio-239, il quale a sua volta può essere fissionato per produrre energia e sfruttare quel 95% rimasto “inutilizzato”. 

Durante il funzionamento di questi reattori, però, si formano delle impurità all’interno del combustile ed è necessario togliere il combustibile periodicamente, riprocessarlo per eliminare quelle impurità per poi rimetterlo all’interno del reattore. In questo modo si va a sfruttare quasi il 100% del combustibile e quello che rimane alla fine saranno comunque scorie radioattive ma in quantità molto inferiori con tempi di decadimento molto inferiori.

Un esempio di centrale che sfrutta l’economia circolare è una centrale in Russia, in particolare il Reattore BN-800, entrato in funzione tra il 2014 e il 2015, che utilizza neutroni veloci e che da qualche mese stanno provando a riciclare le scorie nucleari e sembra stia funzionando. Inoltre, sempre in Russia, stanno costruendo un reattore più piccolo del BN-800, che utilizzerà il piombo come refrigerante anziché il sodio. Sarà un reattore innovativo, dal momento che non esistono nel mondo altri reattori di quelle potenze realizzati proprio per riciclare le scorie, con dei sistemi di sicurezza ancora più avanzati. 

Lo scopo di Circular Now è quello di dare informazioni semplici (ma non semplicistiche!) in maniera del tutto neutrale, sperando anche questa volta di aver acceso in voi lettori la curiosità di approfondire l’argomento.