Nucleare: si può farne a meno?

Viaggio tra le debolezze dell'atomo e di chi lo vuole vendere, in attesa di alternative non proprio dietro l'angolo.

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Fusione nucleare

Il 12 aprile scorso, un mese e un giorno dopo lo tsunami, l'agenzia giapponese per la sicurezza nucleare ha innalzato al "livello 7" della scala Ines la classificazione dell'incidente alla centrale nucleare di Fukushima: il settimo è il livello più alto e coincide con l'incubo nucleare europeo degli Anni '80, Chernobyl. È "livello" è adeguato alla situazione? Probabilmente no e prima o poi l'Agenzia internazionale per l'energia atomica (Aiea) potrebbe aggiungere un "livello 8", su misura per Fukushima: la scala Ines non ha un top level.
 
Paura a 1000! Se però esistesse anche una scala Ines per la misura della percezione di gravità non basterebbero né il 10 né il 100. Dalle bugie della Tepco, proprietaria dell'impianto giapponese, alla sorpresa nei confronti di un Paese considerato un modello di rigore ed efficienza, ci sono tutte le ragioni che spiegano perché nei primi giorni

di questa vicenda tutto il mondo guardava la famosa autostrada rifatta in una settimana e ignorava che poco più in là c'era chi cercava di spegnere a secchiate d'acqua un fuoco atomico.
 
Quali garanzie? A mano a mano che la situazione diventava più chiara - più fosca, in effetti - Fukushima cominciava a suonare come una sirena d'allarme: possiamo contare sulle garanzie di sicurezza delle centrali nucleari? Tutti d'accordo che il "rischio zero" non esiste, ma il gioco vale la candela?

Reattori e centrali elettronucleari sono prodotti commerciali, venduti "chiavi in mano" da colossi come Edf e Areva (francesi), multinazionali come Westinghouse o cordate come la Mitsubishi-Hitachi-Toshiba-Fuji. Gli impianti sono per lo più di proprietà di consorzi che includono il costruttore e lo Stato che li ospita, perché sono prodotti molto costosi.
 
Contabilità atomica. Ecco il primo fatto sorprendente: che le centrali siano care è l'unica certezza che abbiamo sul loro prezzo! Non esistono infatti stime attendibili su quanto viene a costare un impianto nucleare dalla culla alla tomba, ossia dalla richiesta delle autorizzazioni al suo smantellamento. Ancora più sorprendente, sono del tutto inaffidabili le previsioni di spesa anche solo per la parte cantieristica e ingegneristica della costruzione, ossia dalla posa della prima pietra al collegamento alla rete elettrica. È un investimento da milioni di euro, sì, ma quanti milioni?
 
First-of-a-Kind. La storia dell'impianto di Olkiluoto 3, in Finlandia, affidato ai francesi di Areva, è esemplare: tempo di produzione stimato (dal venditore), 50 mesi. Sono quattro anni e un pezzettino, ma intanto l'iter è iniziato nel 1998, sono passati tredici anni e la consegna non è ancora in vista. Valore indicativo del contratto attualizzato in euro, 3-3,5 milioni. Siamo però a più del doppio, pare: né Areva né il committente (la "Finlandia") si pronunciano, perciò le uniche cifre note sono quelle diffuse dai circuiti di Greenpeace. Va detto anche che, secondo Areva, la responsabilità è tutta dei finlandesi, che « hanno leggi troppo complicate in materia di sicurezza e qualità». Leggi che evidentemente i francesi non hanno studiato prima di imbarcarsi nell'impresa...

Olkiluoto

Allons enfants de la Patrie. Come se la cavano allora in casa quelli di Edf, che stanno costruendo un reattore dello stesso tipo (un Epr da 1.600 MWatt) a Flamanville, in Francia? Non poi così male, viste le premesse: hanno solo due anni di ritardo e bocche cucite sui costi. Interpellati, ci rispondono solamente che il loro megawatt elettrico costa sul mercato attorno ai 50-55 euro e che non si possono fare preventivi su impianti "first-of-a-kind" (primo nel suo genere). Vere entrambe le cose, ma è altrettanto vero che l'industria nucleare francese si mantiene più grazie ai contributi dello Stato che alle bollette e perciò può assorbire ritardi e levitazione di costi. E vero anche che in sessant'anni nel mondo si sono costruiti centinaia di reattori civili: l'ultimo censimento dell'Aiea riporta 443 reattori operativi (dei quali ben 58 in Francia), oltre ai 6 di Taiwan che tutti ignorano per questioni di geo-politica. Non è "esperienza", questa?
 
Interessi industriali. Di questi 443 reattori ufficiali, 188 (il 42%) hanno dai 20 ai 30 anni e 174 (39%) dai 30 ai 44 anni: complessivamente l'81% del "parco macchine atomiche" è vicino al fine vita previsto (25-30 anni) quando sono stati costruiti o l'ha abbondantemente superato, come i reattori Fukushima Dai-ichi 1, 2 e 3, collegati alla rete elettrica tra il 1970 e il '74. L'estensione del periodo di vita utile da 25 a 40 anni e in qualche caso fino a 60 risponde a logiche industriali: più tempo vuol dire spalmare l'investimento iniziale su un periodo di produzione che va da 15 a 40 anni in più di quanto previsto, permette di avere da 15 a 40 anni di utili in più e, infine, permette di rinviare tutte le delicate questioni dello smantellamento e della gestione dei rifiuti.

Make-up! L'estensione della vita utile viene concessa dall'Agenzia atomica (ente internazionale) e dalle agenzie per la sicurezza (enti nazionali) a fronte di una serie di interventi che vanno dall'aggiornamento della sala di controllo del reattore alla duplicazione - e triplicazione - dei sistemi che danno energia ai circuiti di raffreddamento. Sono tutte modifiche suggerite nel corso degli anni da malfunzionamenti e incidenti avvenuti in varie parti del mondo, che si innestano però su progetti concettualmente vecchi. Il make-up è garanzia di sicurezza? No, se dobbiamo guardare alla cronaca più recente.

Le riserve di uranio sono un altro punto dolente, ma indispensabile per valutare l'economia nucleare. Da una parte ci sono studi geologici e di mercato commissionati dall'Aiea per il suo Red Book sul nucleare, che, nella sostanza, condizionano la disponibilità di uranio al suo prezzo: ce n'è per 80-85 anni al prezzo attuale (circa 110 $/kg), ma se siamo disposti a spendere di più, da 300 a 1.500 $/kg, ce n'è probabilmente per secoli.
 
Non male se pensiamo che in 1 kg di uranio è teoricamente imprigionata la stessa energia che troviamo in 70 barili di petrolio, che oggi costano quasi 8.000 dollari.

Risorse energetiche non convenzionali

Uranio sì, uranio no. Altri studi però contestano duramente sia i metodi sia le conclusioni dell'Aiea. Lo fa per esempio la Cornell University per mano di Michael Dittmar (fisico delle particelle e ricercatore al Cern), che chiude la sua complessa e dettagliata analisi del Red Book dell'Aiea con un'affermazione disarmante: «... [quelle dell'Aiea] sono ipotesi fantasiose: affermare che se siamo disposti a spendere di più troveremo tanto uranio quanto vogliamo è in totale contraddizione con i dati geologici oggettivi sulle risorse. Se però qualcuno preferisce prendere per buono il Red Book anziché buttarlo via tutto intero...», "affari suoi"? Peggio per lui, per tutti noi? Dittmar lascia la frase in sospeso.
 
Per Dittmar e la Cornell University l'industria dell'uranio non ha insomma le gambe per sostenersi. Il "nucleare", però, non è solo questo e non è solo uranio: ci sono progetti alternativi che possono trarre vantaggio dalla crisi di fiducia nei confronti delle attuali tecnologie della fissione.

Rubbiatron. Il nome deriva dal suo ideatore, Carlo Rubbia, il primo a intuire come ottenere un reattore innovativo combinando due tecnologie note: gli acceleratori di particelle e i reattori sottocritici (che si spengono da soli in caso di malfunzionamento) refrigerati a piombo fuso, come quelli in uso sui sommergibili della marina militare russa. Il risultato è un reattore che può trasformare i rifiuti nucleari in elementi meno radioattivi, o anche stabili, oppure fare da generatore di calore per produrre energia elettrica a seconda che lo si alimenti con scorie oppure con torio, e con l'ulteriore vantaggio di poterlo spegnere in qualunque momento senza conseguenze. Una prototipo di Rubbiatron è stato sperimentato con successo al Cern nel 2006, ma ci sono ancora problemi da risolvere (vedi qui una animazione schematica del Rubbiatron).

ITER

Iter. 15 anni e una stima di 10 miliardi di euro per accendere sulla Terra un piccolo sole per 400 secondi, poco più di sei minuti: se funziona si passa alla fase successiva, Demo... Nel 2006 è iniziata nel sud della Francia la costruzione di Iter, sigla che indica International Thermonuclear Experimental Reactor anche se ormai si è imposta nel significato della parola latina iter, ossia cammino. È lo sviluppo di una tecnologia nata in Unione Sovietica negli Anni '60, il tokamak, un anello all'interno del quale due isotopi fusi dell'idrogeno, deuterio e trizio, sono tenuti sospesi grazie al "confinamento magnetico": potenti magneti devono infatti tenere il plasma a distanza dalle pareti del contenitore perché non abbiamo sulla Terra nessun materiale che possa resistere ai 100 milioni di gradi necessari alla fusione nucleare ad alta temperatura.
 
Dei primi esperimenti Iter mantiene i principi, non le dimensioni: il reattore sperimentale in costruzione è alto 15 metri, 24 metri di diametro e la capacità di contenere 850 metri cubi di plasma. Se tutto va bene e se i test preliminari saranno positivi, sarà "acceso" per l'esperimento clou tra il 2016 e il 2019. L'obiettivo delle ricerche sulla fusione è quello di replicare le reazioni nucleari che tengono accesi il Sole e le stelle per produrre energia a basso costo, pulita, sicura e virtualmente inesauribile: Iter è solo un passo in quella direzione. Non dovrà infatti dimostrare di poter produrre più energia di quanta ne serva a metterlo in funzione, ma che abbiamo la tecnologia necessaria a generare le temperature necessarie alla fusione insieme a quelle indispensabili a contenere il plasma. Tutto il resto sarà affidato a Demo, tra il 2040 e il 2050, se saranno rispettati i tempi e le aspettative.

Nif. In California, presso i Lawrence Livermore National Laboratory, gli scienziati cercano di ottenere lo stesso risultato di Iter (la fusione di un campione di deuterio e trizio) seguendo la strada del confinamento inerziale - anziché magnetico - in un esperimento chiamato Nif, National Ignition Facility. Nel 1997 hanno iniziato a costruire la struttura: un edificio alto quanto un palazzo di dieci piani e ampio come tre campi di calcio, al centro del quale c'è una sfera del diametro di dieci metri (piazzata nel 1999), al centro della quale un supporto regge il "target", l'obiettivo, ossia un campione di deuterio e trizio grande quasi quanto un pisello. Quando sarà il momento, sul target si concentrerà il fuoco di 192 cannoni laser che in due miliardesimi di secondo genereranno la temperatura (milioni di gradi) e la pressione (almeno 100 atmosfere) necessarie sia alla fusione sia al mantenimento del plasma. Il Nif dovrebbe entrare in funzione un po' prima di Iter, forse nel 2015, ed è anch'esso un primo passo: per dimostrare che la tecnologia è adeguata deve poter funzionare per circa tre minuti.

Ci sono novità anche per la fissione. Tutte le centrali nucleari ad uso civile oggi in funzione sono nate come "seconda generazione", ossia dello stesso tipo dei reattori di Three Mile Island (Usa), Chernobyl e Fukushima (le tre maggiori catastrofi in ordine cronologico). La promozione a terza generazione è avvenuta grazie ai programmi di aggiornamento di cui abbiamo detto sopra.
 
GIII+. La terza generazione evoluta, che in sigla si indica con GIII+, ancora non esiste: è rappresentata dagli Epr dei francesi di Edf e Areva (Flamanville, Olkiluoto e altri) e dagli AP1000 di Westinghouse in costruzione in Asia.
 
GIV. La prossima generazione, innovativa rispetto alle precedenti, sarà dunque la quarta (GIV) e per adesso esiste in poche installazioni sperimentali o è ancora nella testa dei progettisti: non ci sono indicazioni ragionevoli sui tempi e sui costi di queste nuove tecnologie, ma conosciamo le sue promesse.

Nucleare in miniatura

Marketing GIV. Anche se il concetto resta sempre quello del boiler, ossia di un recipiente dove si scalda un liquido che poi mette in azione una turbina, i reattori di quarta generazione faranno meno scorie grazie all'uso del torio come combustibile di base e all'ottimizzazione della geometria del reattore, che condiziona le reazioni nel nocciolo. Consumeranno di meno (per esempio, gli "autofertilizzanti") perché produrranno parte del proprio combustibile. La sicurezza sarà affidata a sistemi attivi (quelli che richiedono l'intervento dell'uomo, sul modello dell'Epr) e passivi (sul modello dell'AP1000) contemporaneamente; gli edifici strategici - come quello del reattore e la sala di controllo - saranno costruiti per resistere a un "11 settembre". Avranno optional di valore: per esempio, faranno da inceneritore per le scorie (anche per quelle di oggi) e produrranno idrogeno per le nostre automobili.
 
Saranno insomma cari, e come per quelli di oggi nessuno è in grado di dire quanto può costare costruirli, quanto mantenerli e quanto smantellarli. Né se tutta questa tecnologia avanzata basterà ad abbattere la comune percezione di rischio.

09 Giugno 2011 | Raymond Zreick