Premessa

Chi segue il nostro forum ha un'alta probabilità di leggere, almeno in parte, due thread aperti da quando il nostro governo ha annunciato di voler riprendere la costruzione di centrali elettriche nucleari.
Constaterà come l'argomento dia luogo, anche nel nostro forum, a posizioni opposte sullo sfruttamento della fissione dell'uranio.
Il sondaggio, sempre attivo, mostra il prevalere della posizione contraria al nucleare.
E' sempre stata in vantaggio, ma dopo il terremoto che ha colpito il Giappone lo scorso 11 marzo, e lo tsunami conseguente che ha innescato la sequenza di incidenti alla centrale di Fukushima, il vantaggio è diventato netto.

Ho letto in questi giorni un breve saggio di Luigi De Paoli, docente di Economia dell'energia e dell'ambiente all'Universita' Bocconi di Milano: L'energia nucleare, finito di stampare proprio nel marzo di quest'anno, quindi a Fukushima ignota, diciamo.

Ho pensato di riassumerne, per grandi linee, il contenuto, che permette di "Farsi un'idea" dei problemi connessi allo sfruttamento civile dell'energia nucleare, visto anche che ci aspetta il referendum il 12 e 13 di questo mese, giugno 2011. Ovviamente leggere l'originale sarebbe meglio, sia per il dettaglio delle argomentazioni, sia per l'assenza di filtri interpretativi.

Il sottotitolo, "Costi e benefici di una tecnologia controversa", fa intuire che l'autore è favorevole al suo affermarsi. La sua conclusione è infatti:

"a lungo termine, a parere di chi scrive, per motivi ambientali e di limitazione delle risorse naturali, l'umanità non potrà fare a meno di questa fonte di energia, che ha davanti a sé ancora enormi potenzialità di sviluppo tecnologico".

Centrale nucleare

Una centrale nucleare è sostanzialmente una centrale termoelettrica che converte in energia elettrica il calore prodotto dalla fissione dell'uranio. Il calore serve a produrre vapore che, espandendosi in turbina, fa sì che l'energia cinetica ad essa conferita sia trasformata in energia elettrica dall'alternatore. Trasformatore MT/AT e linea AT trasmettono l'energia elettrica ai centri di utilizzazione.
Una descrizione più dettagliata si può trovare su wikipedia.
Il rendimento di una centrale nucleare, cioè la percentuale del calore prodotto trasformata effettivamente in energia elettrica, è attorno al 35%; è dunque inferiore a quello delle centrali termoelettriche tradizionali che è più del 40%, ed a quello delle centrali a ciclo combinato, che possono raggiungere il 55%. Il motivo è la necessità di una minor temperatura del vapore, per ragioni di sicurezza (330 °C rispetto ai 550°C)
La fissione consiste nella rottura di un atomo di uranio, ottenuta usando come proiettile un neutrone. La rottura produce calore oltre che nuovi neutroni che possono provocare nuove fissioni. Si può instaurare perciò una reazione a catena, la quale deve avvenire in modo controllato. L'insieme dei componenti che consentono di mantenere e controllare la fissione, costituisce il nocciolo del reattore. Il calore prodotto deve essere asportato, sia per essere trasformato in energia elettrica, sia per evitarne l'accumulo che determinerebbe la fusione del nocciolo, che, oltre ad essere un danno irreparabile, e' la causa principale di rilascio di cospicue quantità di sostanze radioattive nell'ambiente.

Fissione nucleare

Il combustibile nucleare

L'uranio inserito nel reattore non è quello direttamente estratto dalle miniere. In natura l'uranio è costituito dal 99,7% di U-238 e dallo 0,7% di U-235. Il combustibile per il reattore deve invece contenere una percentuale del 3%-5% dell'isotopo U-235. Il processo industriale necessario per arricchire l'uranio è abbastanza complesso. Per ottenere uranio arricchito al 4% occorre scartare l'86% dell'uranio naturale che diventa uranio impoverito allo 0,2%. Il combustibile, durante la reazione nel reattore, si impoverisce a sua volta, e quando la percentuale di U-235 e' dell'ordine dell'1%, la reazione non si mantiene più. Occorre combustibile fresco. Il combustibile esaurito, che contiene anche plutonio, è altamente radioattivo e continua a generare calore. Viene perciò posto in una piscina di contenimento adiacente al reattore, dove deve essere raffreddato anche per una decina di anni. Dopodiché ci sono due strade: o viene ritrattato per essere riutilizzato, o dovrebbe essere seppellito in depositi geologici profondi.

Risorse e riserve

L'uranio è presente nella crosta terrestre in abbondanza, ma molto diluito: 2,7 grammi per ogni tonnellata. Ricavarlo da concentrazioni così basse sarebbe molto costoso. Nei giacimenti attuali della Namibia, la concentrazione è maggiore (1 kg per tonnellata). In alcuni rari casi di giacimenti canadesi, sono 200 i kg per tonnellata. Attualmente si calcola la necessità di circa sessantamila tonnellate di uranio l'anno per alimentare i reattori esistenti, la cui potenza è complessivamente di 370 GW. Le riserve sono la parte delle risorse di uranio già disponibile in giacimenti che non presentano grandi difficoltà per l'estrazione. Le riserve sono valutate in sei milioni di tonnellate ed il 61% si trovano Australia (29%) Stati Uniti (12%) Kasakistan (10%); Canada (10%). Le risorse sono valutate in circa il triplo.
Al ritmo attuale le riserve basterebbero dunque per cento anni.

La radioattività

La radioattività è la proprietà di nuclei atomici instabili di disintegrarsi emettendo radiazioni. Queste sono di tre tipi

• raggi α: nuclei di elio
• raggi β: elettroni emessi a velocità prossime a quelle della luce
• raggi γ: radiazioni elettromagnetiche di lunghezza d'onda dell'ordine di

L'uranio è una sostanza radioattiva. Altre sono ad esempio il radio, il torio, l'attinio ed i loro composti. Le radiazioni elencate sono dette ionizzanti perché la loro energia può rompere altri legami molecolari. Le cellule del corpo umano colpite, possono dunque venire danneggiate in modo irreparabile. L'unità di misura per valutare la radiazione assorbita è il sievert (Sv).
L'IRCP (International Commission of Radiological Protection) ha stabilito i seguenti limiti di esposizione:

• : pubblico in generale
• : lavoratori del settore in condizioni normali
• : lavoratori del settore in condizioni di emergenza

Esiste una radioattività di origine naturale (radiazione terrestre, raggi cosmici,radon) valutata in di cui la metà è dovuta al gas radon (Rd 222).
Se una centrale nucleare funziona senza problemi, secondo dati dell'UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) la radiazione prodotta all'esterno è diecimila volte inferiore a quella naturale.
Non così in caso di guasto ovviamente.
Dopo l'incidente di Chernobyl si è calcolato che trecentomila persone abbiano ricevuto , valore che produce danni certi.

I problemi principali

posti dall'impiego dell'energia nucleare, sono:

• Controllo dei tempi e dei costi di costruzione
• Problema dei rifiuti radioattivi
• Funzionamento senza incidenti gravi
• Controllo proliferazione armi atomiche
• Consenso sociale

A monte dei problemi c'è la necessita' di rispondere alla domanda:

l'energia nucleare conviene?

Per una risposta occorre aggiungere un complemento di termine: "A chi conviene?".

Sono due:

• il "decisore privato" che investe nella costruzione per ottenere profitti nella gestione;
• il "decisore pubblico" che deve stabilire quale sia il modo migliore di produrre energia elettrica per la società civile.
  

Un calcolo, peraltro complicato ed incerto, può essere fatto mettendosi nell'ottica del decisore privato; ma, osserva De Paoli,

"la convenienza economica della produzione elettronucleare, non è una condizione sufficiente per prendere una decisione che coinvolge la società".

Per quanto bassa possa essere la loro probabilità, gli eventi catastrofici sono comunque possibili e ciò fa sì che il "privato", anche se volesse, non sia in grado di garantire la copertura di tutti i rischi. Non si può quindi rispondere alla domanda con un "sì" o con un "no".
La conclusione di Luigi De Paoli è allora che la convenienza

"dipende dall'evoluzione del prezzo degli altri combustibili, ma soprattutto dalla capacità del sistema paese di impegnarsi in modo serio e duraturo in un progetto infrastrutturale di grande complessità e dalla capacità di chi realizza e gestisce gli impianti di contenere i costi e garantire prestazioni elevate.

Tempi e costi

Tempi

• L'autorizzazione a costruire una centrale nucleare, la scelta della sua localizzazione, la costruzione richiedono da cinque ad otto anni;
• la centrale dovrà funzionare per almeno quarant'anni, dopo i quali dovrà essere smantellata.

Cenno ai calcoli per i costi

Tenendo conto di molte variabili(spese annuali di investimento, di esercizio, di manutenzione, per il combustibile, per i permessi di emissione dei prodotti di scarico inquinanti, dell'energia prodotta, del tasso di sconto) si ricava una formula che fornisce il costo medio livellato di produzione, CL.
Il CL su suddivide in costi fissi e costi variabili.
I costi fissi di una centrale nucleare sono decisamente maggiori di quelle a ciclo combinato ed abbastanza anche di quelle a carbone.
Le variabili in gioco dipendono dal tempo (inflazione) e dallo spazio (specificità del sito e del paese che commissiona la costruzione della centrale).
In sintesi, il calcolo del CL ha un grado ineliminabile di incertezza perché basato su previsioni o su trasferimento di dati spaziali da un paese all'altro.
Un metodo matematico per tenerne conto è il metodo Monte Carlo. Consiste nell'assegnare alle varie voci un intervallo di valori ed una data probabilità. Scegliendo a caso i valori e ripetendo più volte il calcolo di CL, i vari costi livellati si distribuiscono secondo una curva di probabilità, quindi esiste un costo che ha la maggior probabilità di essere quello corretto.

Confronti

Le centrali nucleari sono adatte a coprire il carico base elettrico. Concentrano un'enorme potenza in un luogo ristretto (ordine del GW). Lo stesso dicasi per le altre centrali termoelettriche, ad olio combustibile, a carbone, a ciclo combinato gas e vapore. Permettono tutte un controllo della potenza immessa nella rete secondo le metodologie tradizionali centralizzate.
L'eolico ed il solare sono intermittenti, incapaci, con la tecnologia attuale, di assicurare un servizio continuo. Concentrano poca potenza, quindi richiedono una notevole occupazione di spazio, oppure una grande frammentazione, che pone il problema di un più difficoltoso, e comunque di diverso tipo, controllo dei flussi di potenza nella rete e di regolazione dei parametri elettrici.
Il confronto più razionale è dunque con le altre centrali termoelettriche.
Le centrali nucleari non emettono anidride carbonica CO₂.
Le centrali a carbone emettono 0,88 kg di CO₂ per ogni kWh prodotto; quelle a ciclo combinato 0,38. Annualmente 12 Tkg di CO₂ ( il 41% del totale), sono immessi nell'atmosfera dalle centrali termoelettriche tradizionali.
A giudizio della maggioranza degli studiosi, l'aumento di CO₂ è il principale responsabile dell'innalzamento della temperatura media del nostro pianeta con disastrosi effetti sul clima.
Nella seguente tabella è riportato il risultato di un calcolo del CL, espresso in , assumendo per le varie voci della formula un valore medio

Per tenere conto dell'incertezza del costo medio, è stata fatta una simulazione in base al metodo Monte Carlo. La tabella mostra i risultati del confronto.

Le simulazioni effettuate mostrano che se si escludono i costi di emissione di della CO₂, la probabilità che le centrali nucleari costino meno di quelle a carbone a a ciclo combinato, non è netta.
Se invece si tiene costo dei costi di emissione della CO₂, la probabilità che costino meno (di circa il 30%) le nucleari è quasi certa.

Rifiuti radioattivi(scorie)

Secondo Luigi De Paoli,

una cosa è certa: la soluzione del problema dei rifiuti radioattivi è una condizione necessaria per l'accettazione sociale dell'energia nucleare.

Le scorie radioattive sono sostanzialmente costituite dal combustibile esaurito, dalle apparecchiature e dai materiali necessari per la preparazione e l'uso del materiale fissile.
Grossomodo ogni anno un reattore da 1 GW, produce 100 metri cubi di scorie a bassa e media radioattività ( a vita breve: innocui dopo tre secoli; ed a vita lunga) e 10 metri cubi ad alta radioattività, che hanno pure vita lunga: molte migliaia di anni per diventare innocui.
I primi sono in genere inglobati in blocchi di cemento, chiusi in fusti sigillati, messi in depositi controllati in superficie o alla profondità di qualche decina di metri.

Deposito scorie

Per non mettere a rischio le generazioni presenti e future a causa dei rifiuti ad alta attività,

sono state immaginate diverse soluzioni. Alcune, quale l'invio nello spazio o l'affondamento nelle fosse oceaniche, non hanno mai superato la soglia della proposta più o meno eccentrica. Gli sforzi sulla trasmutazione sono invece un'ipotesi lungi dall'essere abbandonata. Tuttavia vi è oggi un largo consenso internazionale tra gli esperti nucleari che la collocazione in depositi geologici che siano rimasti stabili per alcuni milioni di anni, possa essere una soluzione adeguata e la più praticabile[..]a tutt'oggi non esiste un deposito geologico in cui siano stati messi i rifiuti dei programmi nucleari civili. Il primo a diventare operativo dovrebbe essere, verso il 2020, quello finlandese.

Negli Stati Uniti il sito scelto di Yucca Mountain nel deserto del Nevada a 200 km da Las Vegas, è stato nel 2008 abbandonato nonostante i miliardi di dollari spesi per prepararlo.

Sintetizzando dunque i tecnici non sanno dare una risposta univoca al problema delle scorie.

Controllo proliferazione armi atomiche

Per costruire una bomba atomica a fissione occorrono da 5 a 15 kg di U-235 ed 1-5 kg di plutonio. Quindi da 1 a 2 tonnellate di uranio naturale. E' evidente la necessità di uranio arricchito.Il plutonio poi in natura non esiste. L'arricchimento dell'uranio è, come visto, indispensabile per costruire il combustibile delle centrali nucleari che, durante il funzionamento, producono anche plutonio. E' piuttosto evidente la sinergia tra l'uso civile e quello militare dell'uranio. L'arricchimento richiesto per l'uranio di una bomba (weapon grade) è molto maggiore di quello sufficiente per il combustibile di un reattore (reactor grade) (90% contro il 4%) ma con gli impianti usati per l'arricchimento civile, si può ottenere l'arricchimento militare. Il plutonio bisogna estrarlo dal combustibile usato dal reattore. C'e' ancora da lavorare per costruire una bomba atomica, ma disporre di una centrale nucleare facilita abbastanza chi ha tale intenzione, anche se sarebbe più efficace costruire reattori appositi per ottenere plutonio nella giusta concentrazione per la bomba.
Attualmente secondo Fas (Fderation of american scientists) sono nove i paesi dotati di atomica (Russia (4650); Stati Uniti (2468); Francia (300); Cina(180); Regno Unito(160);Israele(80);Pakistan(90);India(80);Corea del Nord(10)).
"Nata sotto la cattiva stella che può distruggere il mondo..." così, Luigi De Paoli presenta l'Energia Nucleare. La cattiva stella è quella che ci dà immediatamente un'idea del potere distruttivo di una bomba atomica: le due bombe di circa 20 chiloton sganciate su Hiroshima e Nagashaki per concludere la seconda guerra mondiale.
Furono le prime due (e si spera le ultime) fatte esplodere sulla testa delle persone. Sono poi seguite un paio di migliaia di esplosioni sperimentali in varie località del pianeta, in atmosfera e sotterranee.
Ora le bombe sono migliaia e di parecchi ordini di grandezza più potenti. La proliferazione delle armi nucleari dovrebbe essere impedita, politicamente, dal trattato di non proliferazione (Tnp), proposto nel 1968, che ha parecchi punti deboli ( è asimmetrico, in quanto i "cinque grandi" possono fare ciò che vogliono; non c'è un esplicito divieto ad usare la bomba atomica contro i paesi che non la possiedono;non tutti i paesi vi aderiscono) e, ovviamente, come tutti i trattati può finire per non essere rispettato.

Impedire tecnicamente che lo sviluppo del nucleare civile abbia ricadute in campo militare è praticamente impossibile. Lo si potrebbe solo ostacolare, non sviluppando ad esempio i reattori veloci che richiedono necessariamente il ritrattamento del combustibile esausto, quindi impianti sinergici con la costruzione della bomba, oppure avere garanzie internazionali sul controllo di tali impianti. Ma gli ostacoli sono fatti per essere superati.

Funzionamento senza incidenti gravi

L'incidente più grave è la fusione del nocciolo in quanto gli elementi radioattivi volatili possono fuoriuscire dall'edificio del reattore. La radioattività in tal caso ha un valore tale da produrre danni certi alle persone su una zona molto ampia. Oltre all'incidente anche un sabotaggio può produrre lo stesso tipo di danno. Tali incidenti non sono solo ipotesi, ma si sono già verificati. Il più grave è avvenuto nella centrale di Chernobil in Ucraina, nel 1986. Tuttora in corso è quello di Fukushima.
Le cause sono nettamente diverse: grossolano errore umano il primo, terremoto spaventoso con tsunami il secondo.
E' chiaro a chiunque che non esiste alcuna tecnologia che non comporti rischi di incidenti. Si tratta di capire e di accettare il danno che si può tollerare.
La sicurezza degli impianti dipende dalla progettazione, dalla realizzazione e dalla gestione.
Il rischio si può misurare e calcolare. La sua misura può essere molto diversa dal rischio che si percepisce. Nel caso dell'energia nucleare, è opinione degli esperti che il rischio percepito sia molto maggiore di quello reale calcolato

Il consenso sociale

si basa però sul rischio percepito ed il consenso sociale è ciò che si deve ottenere per tutte le decisioni importanti di una società democratica.
Molti sostenitori del nucleare asseriscono che la decisione dovrebbe essere presa solo da chi ha le competenze specifiche, ma anche Luigi De Paoli considera indispensabile ottenere il consenso della popolazione, che non è costituita da una maggioranza di esperti nucleari, ma che ha il diritto di decidere del modo in cui ritiene sia giusto, per sé, vivere.
La costruzione di una centrale nucleare deve dunque essere accettata dalla maggioranza dei componenti di un popolo.
Le soluzioni date ai principali problemi devono essere percepite positivamente dai popoli affinché ci sia il necessario consenso: questa è una condizione ineliminabile per chi ritiene che la democrazia sia un valore.
L'ultima indagine dell'Eurobarometro del marzo 2010 mostra che il 51% degli intervistati ritiene che i rischi superino i benefici, il 35% il contrario, il 14% non sa. Prevalevano già un anno fa i contrari. I contrari prevalevano anche in Francia che produce l'80% dell'energia elettrica con centrali nucleari.

Conclusione (mia)

Io non sono un tecnico nucleare.
La scelta nucleare non è però solo un problema tecnico, ma anche, e forse soprattutto, un grande problema sociale e politico. I numeri sono senz'altro importanti, diciamo addirittura indispensabili, per una scelta razionale. Ma la scelta non può essere imposta da chi ritiene di essere il solo ad interpretare correttamente i numeri. Deve essere una scelta condivisa dalla maggioranza dei cittadini, convinta che i benefici compensino ampiamente i rischi.

A sfavore del nucleare c'è la possibilità, remota fin che si vuole, ma per nulla impossibile, di incidenti o sabotaggi dalle conseguenze catastrofiche; c'è il problema delle scorie, non risolto; c'e la sinergia con gli armamenti nucleari. Non è difficile immaginare cosa potrebbe succedere in caso di conflitto atomico, né si può negare che più sono coloro che possiedono armi atomiche, tanto maggiore è la possibilità che finiscano per essere usate.C'è anche il minor rendimento, quindi la maggior dispersione di calore nell'ambiente.

A favore del nucleare c'è la differenziazione delle fonti energetiche e la riduzione delle emissioni di anidride carbonica CO₂.

L'impressione che io ho riportato leggendo il saggio di De Paoli, è che gli stessi fatti, analizzati sempre nello stesso modo, gli stessi numeri, possono far ritenere a qualcuno che i benefici dell'energia nucleare compensino i rischi che essa comporta, ma possono benissimo anche essere più che sufficienti per arrivare alla conclusione opposta.
Il desiderio di una decisione condivisa da tutti è destinato a naufragare come regolarmente succede. E' del resto tipico dei problemi sociali e politici, quindi "nihil sub sole novum". Tra l'altro, lo dobbiamo tutti riconoscere, consciamente od inconsciamente, difficilmente si permette ai fatti di modificare radicalmente la nostra convinzione. Di ogni convinzione, le cui radici si perdono nella storia personale, si ricercano preferibilmente i fatti che la rafforzano, più di quelli che la indeboliscono. La realtà è poi così complessa che si possono sempre trovare le motivazioni che si cercano. Tutti i contendenti puri, (escludiamo per ovvie ragioni quelli implicati in profitti economici immediati), sostengono di mirare alla soluzione migliore per la nostra società. Ma le soluzioni non sono mai identiche, e spesso sono opposte.
In ultima analisi su temi di così vasta portata, una convinzione personale vale l'altra ed alla fine prevarrà una realtà che è il risultato di un equilibrio che deve essere mantenuto dalle decisioni della maggioranza dei cittadini.

Sarà la soluzione migliore per la nostra civiltà? Solo il tempo darà il giudizio finale.

Credo perciò sia importante partecipare al

Referendum 12-13 giugno 2011

Il quesito originario

"Volete voi che sia abrogato il decreto-legge 25 giugno 2008, n. 112, convertito con modificazioni, dalla legge 6 agosto 2008, n. 133, nel testo risultante per effetto di modificazioni ed integrazioni successive, recante Disposizioni urgenti per lo sviluppo economico, la semplificazione, la competitività, la stabilizzazione della finanza pubblica e la perequazione tributaria, limitatamente alle seguenti parti: art. 7, comma 1, lettera d: realizzazione nel territorio nazionale di impianti di produzione di energia nucleare?"

Dopo Fukushima il decreto legge n. 34 del 2011 (d.l. omnibus), abroga le disposizioni oggetto di quesito. Il precedente decreto, il 26 maggio 2011 è convertito, con modificazioni,in legge (n.75).
La quale, all'art. 5, nel comma 1 prevede la sospensione del programma nucleare in attesa degli stress test; nel comma 8 quella della strategia energetica nazionale, stabilendo che la realizzazione di centrali nucleari possa avvenire per volontà del Consiglio dei Ministri, cui è assegnata l’approvazione del piano energetico.
Secondo la Suprema Corte, il decreto però non modifica i principi della disciplina preesistente, ma li sposta in avanti di dodici mesi, andando contro la volontà dei promotori.

Il nuovo quesito

verterà pertanto sull’art. 5, comma 1 e 8, del decreto omnibus: “Abrogazione delle nuove norme che consentono la produzione nel territorio nazionale di energia elettrica nucleare. Volete che siano abrogati i commi 1 e 8 dell’articolo 5 del dl 31/03/2011 n. 34 convertito con modificazioni dalla legge 26/05/2011 n. 75?”.

Chi è contrario alla scelta di riprendere nel nostro paese la costruzione di nuove centrali nucleari deve necessariamente recarsi a votare SI all'abrogazione. Chi invece è favorevole può sia recarsi a votare NO all'abrogazione, sia astenersi dal voto per non fare raggiungere il quorum necessario perché il referendum sia valido.

Altri riferimenti

• Thread: Nucleare?
• Thread: ritorna l'energia nucleare in Italia
• L'Italia e l'opzione nucleare di Luigi De Paoli
• Prospettive e problemi di Luigi De Paoli
• Classificazione dei rifiuti radioattivi
• Disastro di Fukushima
  
• Uranio

Terremoto dell'11 marzo 2011 in Giappone

Fukushima

Chernobyl

Hiroshima e Nagashaki

Esplosioni sperimentali

Opinionisti a caldo

• Attenti al gorilla (nucleare) - Piergiorgio Odifreddi
• Il sisma ed il nucleare - Oscar Giannino
• Nucleare, SI o NO?- Piergiorgio Odifreddi