Considerazioni sull'energia elettrica da fissione nucleare

[6367]

A questo punto sorge naturale chiedersi per quale motivo i produttori di minerale ricco di Uranio, nel caso che l’Italia si doti di sistemi di raffinazione (supercentrifughe con costi di fabbricazione e funzionamento tutt’altro che trascurabili) o peggio produttori di Uranio arricchito forniscano all’Italia combustibile nucleare ad un prezzo che sia inferiore a quello equivalente dei combustibili fossili?

Ammetto di non aver letto bene tutto ma mi limito a commentare questo passo.
Che significa prezzo "equivalente" del combustibile nucleare ?
Quando si produce energia elettrica con fonte fossile (carbone, petrolio, etc) questo è in gran parte legato al costo del cobustibile stesso.
Viceversa nel caso del combustibile nucleare, il costo del kWh è solo in minina parte legato al costo dell'uranio.
Come va intepretata questa "equivalenza"?

Poi siamo sempre al solito. Non si discute del fatto che sia meglio dipendere esclusivamente o principalmente dalla fonte nucleare. Ma se ne famoso mix vi debba essere una parte nucleare oppure no!

[Maspe41]

Riconosco che il mio intervento di ieri è stato notevolmente lungo, per cui è difficile leggerlo tutto, ma premesso che come ingegnere sono sempre stato un sostenitore delle idee progressiste (il nucleare apparentemente è una di queste), ho anche la sana abitutine di valutare i pro e i contro per qualunque ipotesi.
Tralasciamo per il momento i problemi di salute delle persone che abitano nei pressi delle centrali nucleari, ma acconsentirei molto più volentieri ad una loro costruzione se un politico decidesse di vivere in una villa vicino ad una centrale con figli e moglie.
Nel mio precedente intervento ho esposto molte considerazioni che dovrebbero far riflettere prima di gettarsi a capofitto in questo tipo d’imprese, come cercano di fare alcuni dei nostri politici, che non capiscono niente dei problemi tecnico-economici, ma vedono bene i profitti che ne potrebbero ricavare da intrallazzi vari.
Non ho però esposto considerazioni tecniche riguardanti i problemi relativi all’irraggiamento neutronico dei materiali (acciai speciali), che compongono il cuore dello scambiatore di calore e del recipiente che lo contiene. Queste considerazioni, che ben conosco come esperto della materia, sono molto tecniche e per persone qualificate. Qui in seguito cercherò di spiegarle in modo semplice.
I materiali sottoposti a irraggiamento a temperature relativamente elevate (>300 gradi centigradi) presentano vari problemi di degrado meccanico che ne rendono pericoloso il loro uso.
Tra i vari problemi meccanici il più pericoloso è senza dubbio l’invecchiamento dei materiali, che porta come conseguenza ad un loro infragilimento. Questo fenomeno consiste nel rendere meno duttili i materiali (acciai speciali), avvicinando il loro comportamento al vetro. La riduzione della tenacità, comporta che i difetti di costruzione dei componenti del reattore (sempre presenti), sopportabili inizialmente dal materiale, col tempo diventano sempre più pericolosi e a parità di sollecitazioni, possono portare alla rottura improvvisa del manufatto, come si rompe un vetro di una finestra.
Senza entrare ulteriormente in questa materia è possibile affermare che nell’arco di qualche anno, i materiali utilizzati cambiano notevolmente le loro caratteristiche fisiche, cosa che nel migliore dei casi costringe ad onerosi interventi di manutenzione, con tutti i problemi di sicurezza e con i conseguenti lunghi periodi di inattività delle centrali. Queste operazioni comportano anche un notevole aumento del costo unitario per kWh prodotto.
Questi problemi sono anche i reali ostacoli a passare dalla III alla IV generazione delle centrali nucleari, dove fondamentalmente si mira fare quello che si fa oggi giorno nelle centrali termiche più moderne: aumentare la temperatura di scambio a 500-600° C, per aumentare il rendimento delle macchine che trasformano il calore in energia elettrica portandolo dal 35 al 55%. Questo significa aumentare di circa il 45% l’energia elettrica prodotta a parità di combustibile utilizzato.
Per quanto riguarda i costi, il costo per kWh dovuto al carburante nucleare è valutabile ai costi attuali attorno a 1,4 c€, mentre il costo di una stessa quantità di energia prodotta con combustibili fossili è di 11,0 c€, dei quali 2,5 di tasse e contributi quindi si riduce a 8,5 c€. Questo porta a pensare che l’energia nucleare costi 1/6 di quella a combustibile fossile. Ma se si tiene conto dei costi dovuti alla maggiore manutenzione, della differenza tra i costi di costruzione, dei costi di disinstallazione a fine vita e dei costi di smaltimento scorie, si vede che la realtà non è più così bella. Se poi questi costi vengono pagati dalla comunità, allora il costo fittizio può realmente sembrare inferiore per il nucleare
Attenzione, non voglio sembrare neanche un fautore dell’energia fossile, che con tutti i sui danni sta producendo un mondo invivibile che lasceremo purtroppo ai nostri discendenti, sperando che loro siano più intelligenti di noi.
Mi scuso se anche questa volta sono stato prolisso, ma la materia poco si presta ad essere compressa in poche parole.
In seguito, se il forum è d’accordo, vorrei aggiungere un documento con qualche osservazione sulla durata e disponibilità delle varie sorgenti di energia attualmente disponibili, per far capire come nucleare (fissione) e combustibili fossili (gas, petrolio, carbone) rappresentino un paliativo per i nostri problemi di fabbisogno futuro di energia.

[Maspe41]

Nella scelta delle politiche energetiche ormai siamo arrivati al punto che esse devono essere suggerite da valutazioni che tengano conto delle reali disponibilità dell'uomo derivate dal nostro pianeta che è finito.
Da questo punto di vista, tralasciando per ora i problemi ecologici (c'è da domandarsi infatti come vogliamo lasciare ai nostri figli la terra che in questo momento abbiamo noi in prestito?), è necessario tenere in conto altri aspetti, che con il tempo possono evolvere in problemi anche economici. Le energie disponibili, in funzione della loro disponibilità, possono essere divise in due categorie:

1. Le energie la cui disponibilità segue la curva di Hubbert http://it.wikipedia.org/wiki/Curva_di_Hubbert, cioè tendono ad esaurirsi in tempi più o meno brevi. A questo tipo di energie appartengono i combustibili fossili, il gas, l'uranio.

2. Le energie a durata infinita, la cui disponibilità tende a prendere un'aspetto asintotico nel tempo. A questo tipo di energie corrispondono l'energia idroelettrica, energia solare, l'energia eolica, la fusione nucleare (fredda e calda).

E' chiaro che il ricorso a energie del primo tipo, tralasciando i problemi ecologici, con il passare del tempo porteranno anche a grossi problemi economici. Infatti per una questione di domanda ed offerta, il costo dei vari carburanti tenderà a crescere nel momento in cui la sua diponibilità diminuirà (seconda parte della curva di Hubbert). In particolare per il carburante uranio si prevede una durata di 40-60 anni, delle riserve terrestri, se si mantengono i consumi attuali.
Pertanto una avveduta scelta dovrebbe tendere a sviluppare energie del secondo tipo, cercando con investimenti nella ricerca di renderle sempre più appetibili anche da un punto di vista economico.
Nel frattempo è benvenuta anche la ricerca che porti a migliorare la resa energetica delle macchine per la conversione da termica a elettrica. Un aumento della resa di un gruppo turbina-generatore del 5% è più auspicabile che costruire una nuova centrale che generi il 5% di energia in più.
Per chiudere vorrei fare un esempio.
L'energia fotovoltaica, all'inizio era prodotta con apparati che avevano una resa attorno a qualche percento, cioè per un mq di superficie rendevano 20-30 watt, le celle attuali al silicio polimorfico hanno una resa del 18-20%. Questo significa che ha parità di superficie di pannelli siamo in grado di produrre energia in quantità più di 5-6 volte maggiore. Si parla ora di celle prototipo con resa del 43%, cioè più di due volte l'attuali, ogni osservazione è superflua.

[6367]

Le energie disponibili, in funzione della loro disponibilità, possono essere divise in due categorie:

Un'altra classificazione fondamentale è la seguente.

Da una parte le tecnologie oggi effettivamente disponibili. Tecnologie mature, consolidate, allo stato dell'arte, di cui si conoscono pregi e difetti. Per intenderci tecnologie per cui si potrebbe dar subito il via alla costruzione di una centrale se ne si ravvisasse l'opportunità.

Dall'altra tecnologie che oggi non esistono. Che sono in fase di sviluppo, di ricerca o di mera analisi di fattibilità.
Di cui ad oggi non esiste una esperienza concreta e completa. Per intenderci che saranno disponibili non prima di 10 anni, o forse non lo saranno mai.

[paolo a m]

Mi permetto di segnalavi, quale contributo alla discussione, lo studio allegato, di cui non sono personalmente in grado di valutarne il grado di validità, ma che mi sembra ben documentato:

Stephen_Thomas_The EPR in crisis 3-11-10.pdf

(214.4 KiB) Scaricato 130 volte

P.S. Per chi non se la sente di leggerlo integralmente, può andare direttamente alle conclusioni, da pag 19.

[Maspe41]

Grazie Paolo a m,
il documento riporta, in forma estesa, le considerazioni da me fatte, in forma sintetica, in un mio precedente intervento riguardo alla famosa III GENERAZIONE.
Non conoscevo questo documento, ma le conclusioni a cui arriva sono simili alle mie.

[6367]

per esprimersi con cognizione di fatto sulle problematiche nucleari gia' prima di un necessario studio approfondito e' INDISPENSABILE una totale distinzione tra fissione e fusione
senza questa qualsiasi discorso perde il suo senso

Per avere una idea:
quante sono le centrali a fusione? quante a fissione?
quante in progetto o in costruzione?

[6367]

L'energia fotovoltaica, all'inizio era prodotta con apparati che avevano una resa attorno a qualche percento, cioè per un mq di superficie rendevano 20-30 watt, le celle attuali al silicio polimorfico hanno una resa del 18-20%. Questo significa che ha parità di superficie di pannelli siamo in grado di produrre energia in quantità più di 5-6 volte maggiore. Si parla ora di celle prototipo con resa del 43%, cioè più di due volte l'attuali, ogni osservazione è superflua.

E no, qualche osservazione è doverosa, per precisare.
Il "collo di bottiglia" dell'energia solare non è tanto il pannello, ma il sole stesso. La cui energia è tanta ma.... molto sparpagliata. Quanto ci dà il sole in media? watt su metro quadrato. 200 W ? di più non ce n'è!
Quanto si produce in concreto con l'energia solare oggi? In percentuale sul fabbisogno totale? poco, pochissimo.
Anche a raddoppiare (a che costo?) resta sempre poco.
Poco importa che sino a qualche anno fa era 5 o 6 volte di meno! Quando si ha a che fare con numeri piccoli è facile raddoppiarli, tripicarli, decuplicarli... ma restano sempre piccoli.
Per quanto possa aumentare nel futuro il rendimento delle celle (15%, 40%, 44%...) la saturazione è vicina. E quella del sole! Forse tutto ciò è ovvio. Ma vale la pena ribadirlo perché ogni tanto sento dire che con il progresso tecnologico, il solare farà passi da gigante e che presto potremmo ottenere molta più energia come per magia.

Arrivati alla saturazione, poi non resterà che aumentare a dismisura la superficie della terra coltivata a sole.
In effetti tempo fa leggevo di chi proponeva di coprire i mari con zattere galleggianti formate da pannelli fotovoltaici. Già, il mare è una grande superficie libera a disposizione.

Dopo di che ci accorgeremo che forse avremo un contributo per coprire i fabbisogni delle ore diurne, che per i pomeriggi invernali, lunghi e bisognosi di energia, queste zatterone saranno del tutto inutili.

Chi è contrario all'energia nucleare, deve proporre alternative credibili ad essa: carbone, gas,

[Ivan_Iamoni]

quante sono le centrali a fusione? quante a fissione?

Per quanto mi risulti, in grado di operare per la produzione di energia elettrica, ancora nessuna, solo alcuni reattori sperimentali di ricerca, che possono innescare il processo di fusione per tempi ridottissimi.
Il limite del confinamento è ancora da superare.

[Poirot]

Quindi dire che la fusione calda è il presente è tecnicamente... ognuno ci metta l' aggettivo che preferisce.
Trovo irritante dare per dato di fatto cose che non lo sono.