Perché è sbagliato parlare di energia nucleare sostenibile
Dal fallimento del progetto Superphenix (per il quale l'Italia paga ancora i costi) ai 9 miliardi sprecati dal Giappone. I problemi dei reattori di IV generazione: ecco perché sono ancora sperimentali
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
L’espressione energia nucleare sostenibile è diventata lo slogan di ministri, politici e sistema mediatico. L’ultimo in ordine di tempo è stato il ministro dell’Ambiente Gilberto Pichetto Fratin nel convegno: “Da Fermi al Futuro: Dialoghi sull’energia nucleare sostenibile”, promosso dal MASE e da Unioncamere. Chiariamo sul piano scientifico cosa si intende e se esiste oggi una tecnologia a cui è applicabile questa espressione. La sostenibilità nucleare è propria dei reattori di quarta generazione che saranno tali se risolveranno il problema della disponibilità illimitata del combustibile, minimizzeranno i rifiuti radioattivi e, infine, eviteranno la predisposizione di piani di emergenza per la difesa della salute dei cittadini. Ultima caratteristica: saranno reattori a sicurezza intrinseca.
Una premessa: cosa sono fissione, reazione a catena e reattori
La ricerca è iniziata un quarto di secolo fa con l’istituzione del GIF (Generation IV International Forum), che selezionò sei nuovi sistemi nucleari, quattro dei quali reattori veloci che propongono un ciclo chiuso del combustibile. La comprensione di quanto esposto obbliga a parlare di fissione, reazione a catena e reattori. La prima è un tipo di reazione nucleare che avviene solo sui nuclei pesanti (uranio e torio), causata da un neutrone che provoca la separazione del nucleo in due frammenti principali più alcune particelle e con liberazione di energia. La fissione si verifica quando un nucleo di uranio cattura neutroni: l’uranio 235 cattura neutroni “termici” e l’uranio 238 neutroni veloci. I neutroni vengono rallentati dai moderatori come il deuterio, la grafite, il litio. Ogni fissione genera un certo numero di neutroni, i quali reagiscono con altri nuclei di uranio generando una reazione a catena. I reattori sono le apparecchiature entro le quali si verifica la reazione nucleare a catena di fissione con lo scopo di produrre energia calorifica nel caso di generazione di elettricità, o radiazioni in caso di una bomba. Un reattore è costituito in linea generale da un nocciolo (core) dentro il quale si trova l’uranio. Qui avviene la reazione a catena. Un sistema di refrigerazione è formato da un insieme di tubi che attraversano il nocciolo. Il refrigerante può essere gassoso (elio) o liquido (acqua, acqua pesante, sodio liquido).
I reattori possono essere di potenza, il cui scopo è produrre notevoli quantità di energia calorifica che viene estratta dal reattore e impiegata per l’energia elettrica. Un caso particolare è rappresentato dai propulsori marini, per sommergibili e navi, i quali usano il calore per muovere le turbine; i reattori di ricerca invece sono destinati a produrre neutroni. Infine, i reattori autofertilizzanti o a neutroni veloci usano l’uranio naturale (U-238, che costituisce il 99,3% dell’uranio), il quale non è fissile (non si “spacca”) ma fertile e, reagendo con i neutroni, produce sostanze fissili come il plutonio (Pu-239). È un fatto accettato che le disponibilità di uranio nucleare convenientemente estraibile siano relativamente scarse. Ecco che la soluzione si chiama plutonio. L’uranio naturale (U-238) rappresenta la maggior parte dell’uranio minerale ma, colpito da un neutrone, non si spacca, bensì lo incorpora diventando uranio-239 e poi plutonio-239 che, urtato da un neutrone, si spacca (fissione) in maniera simile a quello che avviene con l’uranio-235 ed è usato come combustibile per centrali nucleari.
I problemi che non hanno trovato ancora risposta
Negli ultimi 20 anni non ci sono state significative innovazioni tecnologiche e la fisica del reattore non ha conosciuto nessuna modifica, senza la quale parlare di “nucleare sostenibile”, di “bruciamento” delle scorie o di “sicurezza intrinseca” è mera propaganda.
Dei reattori di IV generazione riportati sul sito del GIF, quanti risultano oggetto di investimento di qualche impresa? Dovevano prendere il posto dei reattori di potenza della terza generazione plus come l’EPR (Evolutionary Power Reactor) dei francesi di AREVA o il reattore ad acqua preurizzata (PWR) della Westinghouse hanno una tecnologia di base immutata con qualche accorgimento ingegneristico. Stessa cosa con gli SMR (Small Modular Reactor).
Emblematico è il caso della centrale francese Penly 1, dove è stata scoperta una crepa di quasi 3 centimetri sulla saldatura di un circuito di emergenza ed ha ripreso a funzionare solo dopo tre anni di rigorosi controlli. Successivamente EDF, società energetica francese, ha individuato 320 saldature ritenute a rischio di cedimento nei suoi impianti.
La sicurezza intrinseca, quindi non solo passiva, consentirebbe a un reattore in situazione di criticità di essere “gestito” non dagli operatori della sala di controllo, ma attraverso principi fisici di funzionamento del reattore.
Sono trascorsi quasi 40 anni dal progetto di reattore PIUS (Process Inherent Ultimate Safety) della ABB Atom dotato di sicurezza intrinseca, ma è rimasto un reattore sperimentale. Analoga sorte per il reattore MARS (Multipurpose Advanced Reactor Inherently Safe) progettato dal compianto Prof. Cumo nel 1996.
Il fallimento del progetto Superphenix a cui contribuì anche l’Italia e i 9 miliardi sprecati dal Giappone
Abbiamo visto che quattro prototipi su sei della IV generazione sono reattori a neutroni veloci che consentirebbero di superare la limitatezza dell’uranio e bruciare gli attinidi all’interno del reattore. Questa tecnologia è stata sperimentata dai francesi prima realizzando il reattore sperimentale Rapsodie, poi il prototipo Phenix e poi il Superphenix, progetto al quale ha partecipato anche l’Italia e per il quale ancora oggi paghiamo (costi di smantellamento, messa in sicurezza e la gestione delle scorie e del combustibile riprocessato).
Si è trattato di un programma fondato proprio sulla scommessa della quarta generazione di reattori. Doveva essere il primo reattore commerciale europeo ma a causa di ripetuti incidenti fu chiuso. I reattori veloci hanno problemi di raffreddamento che avviene con il sodio e oggi anche con il bismuto-piombo.
Un altro clamoroso fallimento è stato il reattore a neutroni veloci Monju, in Giappone. Dopo aver speso più di 9 miliardi di dollari per il suo prototipo, il governo decise nel dicembre 2016 di dismettere completamente. Un impianto che aveva operato solo per 250 giorni durante i suoi 22 anni di esistenza.
Leggi anche la puntata precedente dell’approfondito di Erasmo Venosi sull’energia nucleare:
