Oltre la propaganda dell'atomo: le criticità strutturali del ciclo dell'uranio
Limiti di estrazione, fallimenti nel riciclo del plutonio e l'enigma dei depositi geologici: i numeri e i dati che smentiscono la favola dell'energia pulita e illimitata
di Erasmo Venosi
Fisico, già vice presidente della Commissione AIA del Ministero dell’Ambiente, componente del gruppo scientifico Energia e Clima del Parlamento Europeo e consulente di ClientEarth per la Centrale Federico II di Brindisi
La scelta dell’energia nucleare non affranca da una dipendenza forzata come avviene per le fonti fossili, considerato che ci sposta semplicemente verso l’uranio. Optare per l’atomo equivale dunque a passare da una servitù energetica all’altra; un aspetto, questo, spesso ignorato o banalizzato. Oggi il problema primario e strategico risiede nella sicurezza dell’approvvigionamento che, in un contesto di profonda trasformazione geopolitica, genera forte instabilità nelle relazioni internazionali.
Nella crosta terrestre l’uranio è presente nella proporzione di 3 grammi per tonnellata ed è tre volte meno abbondante del torio. La scelta atomica non libera dai combustibili fossili, poiché il suo contributo si limita alla generazione elettrica che, a livello globale, rappresenta meno di un quinto del bilancio energetico totale (in Italia, nel 2024, è stata pari al 22%). L’esempio più eclatante arriva dalla Francia che, sempre nel 2024, ha coperto circa il 67% della propria produzione elettrica con il nucleare (a fronte di una media mondiale del 9,8% e di una media europea, esclusa Parigi, del 14%). Ciononostante, la quantità di petrolio importata dai francesi supera quella italiana: 1,48 milioni di barili al giorno contro 1,21, posizionando la Francia al quattordicesimo posto nei consumi mondiali di greggio e l’Italia al diciannovesimo.
I Paesi che detengono le maggiori riserve di uranio sono il Canada e l’Australia, che insieme coprono il 42% del totale globale; seguono poi Niger, Kazakistan e Russia, contesti geopolitici non sempre sinonimo di massima affidabilità. Inoltre, il mercato è concentrato nelle mani di un cartello denominato “le sette sorelle”: sette compagnie che controllano oltre i quattro quinti della produzione mondiale.
Dieci anni fa il prezzo dell’ossido di uranio (U3O8) si attestava a 26 dollari a libbra (circa 450 grammi), mentre oggi viaggia attorno agli 85 dollari. Tale composto viene convertito prima in esafluoruro di uranio per consentire l’arricchimento e, successivamente, in biossido di uranio. Nell’annunciata corsa all’atomo e considerando ormai esaurite le miniere francesi e statunitensi, la gara per assicurarsi le forniture in un contesto di diritto internazionale frantumato sarà incentrata quasi esclusivamente sui rapporti di forza.
Va ricordato che il ciclo del combustibile nucleare si articola in tre fasi:
L’approvvigionamento dell’uranio naturale, il suo arricchimento e la fabbricazione degli elementi di combustibile;
La trasformazione all’interno del reattore (nel nocciolo), con la formazione di prodotti di fissione e attinidi;
Lo stoccaggio, il ritrattamento e la gestione dei rifiuti radioattivi.
Gli attinidi comprendono 15 elementi: torio, protoattinio, uranio e 12 elementi transuranici dal plutonio in poi (dal numero atomico 90 al 104). La fase di arricchimento è cruciale: in un chilogrammo di uranio naturale solo 7 grammi sono costituiti da uranio-235 (la frazione fissile), mentre il resto è uranio-238. Affinché avvenga la reazione, la concentrazione di uranio-235 deve essere elevata fino al 3-4%. Il 95% della capacità mondiale di arricchimento è controllato da quattro soli Stati: Francia, Regno Unito, USA e Russia.
Oltre a questi evidenti limiti logistici e di sicurezza, occorre interrogarsi sulla durata reale delle riserve. Considerando che i reattori programmati, qualora vedano la luce, abbiano una vita operativa di 60 anni e debbano entrare in esercizio tra il 2030 e il 2040, la disponibilità della materia prima dovrebbe garantire il funzionamento almeno fino al 2100. L’Associazione Mondiale per il Nucleare (WNA) stimava in un report di alcuni anni fa un fabbisogno annuo compreso tra 110 mila e 150 mila tonnellate.
Generalmente le risorse si dividono in tre categorie:
Ragionevolmente sicure: con un’elevata probabilità di presenza in depositi noti;
Supplementari stimate: situate in zone non ancora esplorate di giacimenti già conosciuti;
Speculative: deducibili sulla base di estrapolazioni geologiche.
L’edizione 2024 di Uranium – Resources, Production and Demand (il cosiddetto “Red Book”), redatta ogni due anni da NEA (OCSE) e AIEA sulla base di dati governativi ufficiali, indica che le risorse recuperabili identificate a livello globale ammontavano a 7.934.500 tonnellate al 1° gennaio 2023. Tali stime includono risorse sicure e dedotte estraibili a prezzi di mercato compresi tra 40 e 260 USD/kgU (15-100 USD/lb di U3O8).
Le spese globali per l’esplorazione e lo sviluppo minerario sono aumentate drasticamente dopo la contrazione dovuta alla pandemia e alle crisi di mercato, raggiungendo gli 800 milioni di dollari nel 2022, con stime preliminari per il 2023 che toccano gli 840 milioni.
La criticità fondamentale riguarda tuttavia la fattibilità tecnica ed economica dello sfruttamento: se i giacimenti presentano concentrazioni inferiori allo 0,1% (un kg di uranio per tonnellata di roccia), calcolando una concentrazione media attuale dello 0,15%, l’esaurimento avverrà entro 75-100 anni agli attuali ritmi di consumo (62.500 tonnellate/anno secondo dati WNA 2024). Per i sostenitori del nucleare il problema non sussiste, ipotizzando l’estrazione dall’acqua di mare; basti pensare, tuttavia, che per ottenere soli 3 grammi di uranio occorre trattare un milione di litri d’acqua, con un costo energetico sproporzionato.
Una soluzione teorica per ovviare alla scarsità di materia prima è la gestione del combustibile esaurito, che conserva circa il 96% di materiale fissile. La Francia ha scelto di sviluppare tecnologie di riciclaggio per completare il ciclo chiuso: attraverso il ritrattamento si separano l’uranio e il plutonio dai prodotti di fissione. L’uranio recuperato può essere nuovamente arricchito per produrre combustibile standard, mentre il plutonio viene impiegato per la fabbricazione del MOX (Mixed Oxide Fuel) o utilizzato direttamente nel reattore. I prodotti di fissione vengono invece stoccati per diversi anni prima di essere vetrificati e incapsulati in contenitori impermeabili in acciaio inox, attualmente conservati in via provvisoria presso il sito di La Hague (ex AREVA, oggi Orano) in attesa di un deposito definitivo.
Sulla gestione delle scorie esistono due approcci strategici:
Nessun ritrattamento e stoccaggio in depositi geologici profondi: è la strada scelta dagli Stati Uniti. Tuttavia, dopo oltre quattro decenni di durissima opposizione politica e sociale da parte dello Stato del Nevada, la scelta del sito di Yucca Mountain è fallita, lasciando gli USA privi di un deposito permanente per le scorie ad alto livello commerciali e militari.
Riprocessamento e riciclo del plutonio nel combustibile MOX: nel 2021 il Regno Unito ha messo fine a 58 anni di separazione del plutonio chiudendo l’impianto Magnox di Sellafield. Questa scelta lascia Londra con il più grande stock mondiale di plutonio separato (119 tonnellate, di cui 3,2 per uso militare, seconda solo alla Russia). Poiché anche il plutonio estratto dai reattori civili britannici è idoneo per impieghi bellici, esso rappresenta un serio fattore di rischio e il Paese non dispone ancora di un piano per il suo smaltimento.
Un’opzione per eliminare tali eccedenze sarebbe miscelarle con uranio impoverito per produrre combustibile MOX, equivalente all’uranio a basso arricchimento usato nei reattori convenzionali. Se la Francia adotta questo riciclo dal 1976 per circa l’1% del plutonio scaricato dai propri impianti, sia il Regno Unito sia gli Stati Uniti hanno collezionato fallimenti industriali: nel 2011 Londra ha abbandonato l’impianto MOX completato dieci anni prima a causa di insormontabili problemi operativi. Dal canto suo, il Dipartimento dell’Energia degli USA (che possiede quasi 50 tonnellate di plutonio in eccesso risalenti alla Guerra Fredda) è passato nel 2017 a una politica di “diluizione e smaltimento”, dopo che i costi stimati per la realizzazione del proprio impianto MOX sono lievitati da 2,7 a 17 miliardi di dollari.
Nonostante decenni di tentativi infruttuosi in tutto il mondo per rendere il plutonio un combustibile economico, negli Stati Uniti si torna oggi a promuoverne il riciclo nei progetti per i cosiddetti reattori “avanzati” — modelli che già 50 anni fa si dimostrarono antieconomici. Analogamente, Paesi come Canada e Corea del Sud, in collaborazione con i laboratori americani, caldeggiano la separazione del plutonio come presunta soluzione per il combustibile esausto.
Questi tentativi non solo sorvolano su una lunga storia di insuccessi industriali, ma ignorano deliberatamente i rischi di proliferazione nucleare connessi alla separazione della materia prima. Il plutonio separato si è così trasformato da grande promessa energetica a pesante eredità di smaltimento.
I nodi strutturali dell’atomo, la disponibilità limitata dell’uranio, la sua concentrazione in Paesi non democratici, la mancata risoluzione dei depositi geologici permanenti (con l’unica eccezione della Finlandia) e la gestione del plutonio, portano a una sola conclusione: i costi nascosti del nucleare vengono scientemente omessi da un’informazione di parte per essere scaricati, come di consueto, sui cittadini, senza risolvere in modo sostenibile il problema energetico strategico del Paese.