Il nucleare per usi civili

La crisi energetica iniziatasi nel secondo semestre 2021, con prezzi alle stelle dei combustibili fossili specie in UE e in particolare del gas (e in Italia dell'elettricità [1]), e aggravatasi a livello geopolitico con l'invasione russa dell'Ucraina, ha portato in diverse nazioni e pure in Italia a vari pronunciamenti a favore di un nucleare, spesso non ben definito; ciò abbinato a spinte a un'indipendenza energetica e a un'accurata diversificazione di approvvigionamenti di energie per fonte e provenienza.

Nascita e sviluppo del nucleare da fissione per usi civili

Lo sviluppo del nucleare per usi civili è iniziato negli anni '50 in quattro Paesi (Russia, Stati Uniti, Francia e Inghilterra) partendo da impianti e ricerche per usi militari.

L'impianto nucleare militare di Obninxs in Russia nel 1954, con un reattore del tipo LWGR (moderato a grafite e raffreddato ad acqua leggera), è stato il primo al mondo ad alimentare utenti civili per due MW tramite una turbina aggiunta e un alternatore collegato alla rete; utilizzava la tecnologia madre dei futuri reattori RBMK 1000 MW sviluppati in Russia e diventati famosi con l'incidente di Chernobyl del 1986.

È stato seguito nel 1955 dalla centrale da due MW del National Laboratry Argonne in Idaho negli Stati Uniti con un reattore non per usi militari e moderato ad acqua leggera bollente (BWR). Dal 1956 in Francia e in UK, partendo da siti militari, sono stati messi in servizio reattori raffreddati a gas (GCR) moderati con grafite e alimentati da uranio naturale in due versioni.

Sono entrati in servizio dal 1956 al '60 a Marcoule in Francia un reattore da 46 MW termici, solo per scopi militari, e due reattori da 260 MW termici per usi civili; nel contempo, dal 1956 al 1959 a Calder Hall in Inghilterra quattro reattori da 60 MW elettrici per usi civili.

Lo sviluppo della potenza installata e dell'energia prodotta nelle differenti aree dagli albori al dicembre del 2021 è efficacemente riassunta nella fig. 1 tratta dalla IAEA (International Atomic Energy Agency).

Si rimanda a [3] per lo sviluppo della potenza nucleare dichiarata in servizio dal 1975 al 2022 in 12 Paesi caratteristici per l'impatto o meno degli incidenti di Chernobyl 1986 e Fukushima 2011: Stati Uniti, Francia, Cina, Russia, Corea del Sud, India, Giappone, Germania, Regno Unito, Spagna, Emirati Arabi, Finlandia (Figura 2).

Il nucleare per usi civili ha sviluppato dagli inizi a oggi tre successive "generazioni" di reattori ed è stato influenzato dagli incidenti ai reattori di Three Miles Island in US nel 1976, di Chernobyl in Ucraina nel 1986 e di Fukushima in Giappone nel 2011.

Il grande sviluppo del nucleare nel mondo, dalla fine degli anni '60 al 1986, ha visto la sua quota nella produzione di elettricità passare dallo 0% al 15%, diventando la terza fonte, dopo carbone e idroelettrico, rimanendovi fino al 1998.

Mettendo in servizio tre reattori di prima generazione di differenti tecnologie nel 1964-65 anche l'Italia, madre di Fermi e della sua scuola, è entrata nella produzione civile da nucleare.

Nel 1981 entrava in servizio la centrale di Caorso di seconda generazione e nel 1982 iniziavano i lavori di costruzione della centrale di Montalto di Castro con due reattori BWR di circa 1000 MW ciascuno; la costruzione veniva però sospesa a lavori quasi ultimati (costati oltre 7.000 miliardi di lire) nel 1988, a seguito dell'incidente al reattore russo di Chernobyl.

Dal 1986, dopo Chernobyl, è diminuito lo sviluppo della potenza installata del nucleare che ha raggiunto la sua quota massima del 18% nel 1996. Pur rimanendo costante in valore l'energia prodotta dal nucleare dal 2000, la sua quota a livello mondiale è scesa progressivamente, intorno al 10% nel 2022. In UE la quota è del 25%, come indica l'editoriale di questo numero della rivista [1].

Intorno al 2000, nella prospettiva dell'introduzione di nuovi reattori di "III generazione +", con maggior efficienza e sicurezza e miglior competitività per il costo del kWh prodotto (vedi ad esempio il reattore francese EPR in Europa e l'AP 1000 di Westinghouse negli Stati Uniti), si è assistito a un rinnovato interesse per il nucleare.

Anche l'Italia si è attivata con gli accordi del febbraio 2009 tra ENEL ed EdF per una reintroduzione del nucleare, dopo la sua chiusura susseguente al referendum del 1987 che in realtà non la imponeva.

Erano previsti tra l'altro quattro reattori francesi EPR, con il primo reattore in servizio nel 2020, e l'allora ministro del MISE prospettava a medio termine il raggiungimento del 25% di elettricità dal nucleare.

Tuttavia, successivamente, nel 2011 lo tsunami in Giappone causava l'inondazione della centrale di Fukushima e il famoso disastro a uno dei suoi reattori con un effetto devastante per il nucleare a livello mondiale, specie in Giappone e in UE. In Italia il referendum del novembre 2011 praticamente stabiliva la fine del nucleare.

Come sopra accennato la crisi energetica iniziatasi nel secondo semestre 2021 ha riacceso un certo interesse per il nucleare e anche la Commissione Europea, paladina per una sua decarbonizzazione al 2050, è arrivata a considerare il gas naturale e il nucleare nella tassonomia degli investimenti sostenibili (e quindi possibili di incentivazioni nel periodo transitorio verso la decarbonizzazione).

Tale "rinascimento" di un nucleare, non ben identificato in Italia, va meglio inquadrato nella situazione tecnologica ed economica del nucleare a livello mondiale e nel sistema energetico nazionale in un Paese che pone serie problematiche alla realizzazione di qualsiasi impianto, anche rinnovabile.

Occorrerà tenere presente tempi e costi per una sua effettiva possibile/efficace reintroduzione e un'adeguata comunicazione e coinvolgimento della popolazione risulta essenziale.

All'interno dell'articolo:

- Il nucleare da fissione a livello globale al 31/12/2022
- Tecnologia dei reattori in servizio al 31/12/2022 e principali fornitori attuali
- Le vicissitudini in UE del reattore EPR francese
- Ciclo del combustibile nucleare e rifiuti e scorie radioattive
- Risorse di uranio, produzione e costi
- Costo del MWH in UE prodotto da possibili reattori oggi sul mercato e tempistiche
- Tempi di realizzazione in UE di centrali nucleari a fissione
- Nuove tecnologie: piccoli reattori modulari avanzati (SMR), reattori di IV generazione, fusione nucleare
- Reattori nucleari pianificati o proposti a livello mondiale fino al 2050
- La posizione dominante russa in tecnologie nucleari ed esportazione di reattori
- Considerazioni finali

In allegato, è possibile scaricare il pdf completo dell'articolo.