Le centrali nucleari del mondo

Sono 442 i reattori nucleari attivi nel mondo, concentrati in 29 Paesi e costruiti da un piccolissimo gruppo di aziende (non arrivano a una decina). L'Europa occupa un ruolo di primo piano, con 148 reattori attivi in 16 Paesi. La produzione mondiale complessiva e' pari a 375.000 GW(e).

Ai reattori gia' attivi ne vanno aggiunti 65 in fase di costruzione, 8 dei quali in Europa (2 in Bulgaria, Romania e Slovacchia, 1 in Finlandia e in Francia).
E' in Cina che in questo momento e' attivo il maggior numero di cantieri nel mondo, con 27 centrali in costruzione. Intensa anche l'attivita' nella federazione Russa (11), seguita da India e Corea (5 ciascuno), Bulgaria, Giappone, Slovacchia e Ucraina (2 ciascuno) e infine Argentina, Brasile, Finlandia, Francia, Iran, Pakistan e Stati Uniti (1).

A costruirle e' un piccolo numero di aziende che comprende la francese Areva, le americane General Electrics e Westinghouse, le giapponesi Toshiba e Hitachi.

Altre aziende costruttrici sono attive in Corea, Russia e Cina. Il primato mondiale per numero di reattori nucleari in funzione spetta agli Stati Uniti, con 104, seguito da Francia (58), Giappone (54) e Federazione Russa (32). A distanza si trovano Corea (21), India (20), Gran Bretagna (19), Canada (18), Germania (17), Ucraina (15), Cina (13), Svezia (10). Al di sotto si trovano: Spagna (9), Belgio (7), Repubblica Ceca e Taiwan (6 ciascuno) e Svizzera (5).
Chiudono l'elenco Finlandia, Ungheria e Slovacchia (4 reattori ciascuno), Argentina, Brasile, Bulgaria, Messico, Pakistan, Romania e Sudafrica (2), Armenia, Olanda e Slovenia (1 ciascuno).
I reattori attivi hanno un'eta' media compresa fra 24 e 31 anni. Dei 442 attivi, 33 stanno funzionando da 27 anni e 32 da da 26. Le centrali piu' vecchie, quelle di prima generazione, sono state ormai smantellate (ne restano in funzione una o due a scopo sperimentale) e tutte le centrali attualmente attive nel mondo sono di seconda generazione. La terza generazione e' al nastro di partenza in Europa, con una centrale in Finlandia e una in Francia, e inoltre in Cina, Giappone e Corea.

I reattori entrati in funzione piu' di 30 anni fa, come quelli della centrale giapponese di Fukushima sono complessivamente 152, dei quali 14 hanno piu' di 40 anni. I reattori piu' giovani, con meno di 20 anni, sono 79 e di questi 29 hanno meno di 10 anni.

Vantaggi e svantaggi

Vantaggi:

1. con 1 solo grammo di Uranio si può ricavare la stessa quantità di energia ma con un equivalente di 2 tonnellate di petrolio, una minima quantità di uranio consente di produrre una elevatissima quantità di energia.
2. le emissioni di CO2 sono pari a zero.

Svantaggi:

1. Scorie: gli scarti di una centrale nucleare sono scorie radioattive. Esse vengono smaltite in tempi estremamente lunghi, parliamo di 24000 anni. Non esiste una tecnologia che possa accellerare il tempo di decadimento della radioattività. Se produciamo Scorie quindi dovremmo tenercele nel nostro territorio, sotterrate, (un po' come i rifiuti nelle discariche), ed immerse in enormi vasche d'acqua per far si che la radioattività non venga esposta e non arrechi danni. Naturalmente sarebbe un pericolo pronto ad innescarsi per qualsiasi motivo, sfido chiunque ad accettare la presenza di uno stoccaggio di scorie radioattive a qualche km dalla propria abitazione, in oltre attualmente in Italia abbiamo già degli stoccaggi di scorie, ferme li, ma pronte a provocare danni irreparabili se solo ci fosse un fiume in piena nei pressi di questi edifici ad esempio.
2. Smaltire le scorie radioattive ha un costo elevatissimo, per la produzione di stoccaggi, o per l'esportazione.
3. In un giacimento di uranio 1 grammo su 1000 è U235, cioè l'uranio utile per la produzione di energia, il che significa che per ricavarlo occorrono costosi e laboriosi processi di selezione
4. Tempi di costruzione: si stimano circa 15 anni per costruire una centrale termonucleare. I nostri politici al governo ci propongono di voler risolvere un problema energetico immediato costruendo delle centrali che potranno essere utilizzate tra 15 anni.
5. Tempi di manutenzione lughi: Le centrali nucleari hanno la necessità tecnica di rimanere attive costantemente. un volta fermata una centrale nucleare, unicamente per scopi di manutenzione ha bisogno di un periodo di ripresa per entrare nuovamente in funzione molto lungo.

Aspetti incerti:
Incidenti nucleari: L'innovazione tecnologica ha fatto il suo corso proponendo questo sistema come un sistema ormai divenuto affidabile. Il sistema sarà affidabile, ma l'errore umano non è prevedibile, tra l'altro anche Chernobyl (centrale) quando è stata costruita doveva essere sicura ed affidabile, ma a tutt'oggi le conseguenze sulla salute post incidente sono ancora incerte.

La tecnologia per la produzione di energia elettrica e la costruzione di bombe nucleari è la stessa: Questa tecnologia è oggetto di segreti militari.La tecnologia nucleare per la produzione di energia è infatti strettamente collegata alla produzione ed alla ricerca di armi belliche, le bombe atomiche. La francia produce il 75% di energia attraverso questa tecnologia, e non a caso è il paese che mette in prova numerosi test nucleari nei mari d'Europa.
Non vorrei pensare che tutto questa necessità di far divenire l'Italia - secondo le parole del presidente del consiglio Berlusconi, e del presidente dell'UDC Casini - una nazione che sfrutta il nucleare per la produzione di energia elettrica, ma solo come secondo fine.
Nel 2004 gli USA e altri paesi occidentali fecero grande pressione sull'Iran per impedire la costruzione di una centrale nucleare civile proprio per il timore che questi impianti fossero utilizzati anche per finalità belliche.

Sviluppi

Negli ultimi 20 anni il nucleare ha registrato un rallentamento nella diffusione come conseguenza dell'incidente di Chernobyl e dei costi economici elevati d'investimento. Da vent'anni nessuna nuova centrale nucleare viene costruita in Europa (fatta eccezione per la Finlandia). La produzione di energia nucleare è sostanzialmente ferma a valori costanti dagli inizi degli anni '90. Attualmente le principali fonti energetiche restano ancora basate su petrolio, carbone e gas.

E nel futuro?
Difficile fare ipotesi. Entro il 2025 si prevede l'ncremento dell'uso di gas per produrre energia, una sostanziale stabilità per il carbone, il petrolio e le risorse rinnovabili, una lieve riduzione marginale dell'energia nucleare. Nulla può essere affermato con certezza ma è evidente una generale prudenza mondiale nell'affrontare piani di investimenti energetici basati sul nucleare. Il mutato contesto economico nei paesi emergenti asiatici e il brusco rialzo del prezzo del petrolio potrebbe rimettere tutto in gioco. La competitività industriale e gli shock energetici esterni potrebbero riavvalorare l'utilizzo dell'energia nucleare per ragioni politiche.
Nel lungo periodo la sfida sarà la fusione nucleare. Il nucleare del futuro, privo di rischio e con bassa produzione di scorie radioattive. Sono stati portati avanti da Europa, Cina, USA, Canada i piani di ricerca sulla fusione nucleare. E' stata presa soltanto di recente la decisione di collocare la prima centrale a fusione nucleare della storia in Francia, cd ITER, dopo una lunga fase negoziale con il Giappone.

Un pò di storia.....

Nel 1942 il gruppo di scienziati coinvolti nel progetto Manhattan, tra i quali Enrico Fermi, lavorò per la realizzazione in laboratorio della prima "reazione a catena" controllata. Il progetto aveva scopi militari, era nato durante la seconda guerra mondiale e finanziato dal governo alleato degli Stati Uniti per dare vita alla prima bomba atomica. Nello stesso tempo anche la Germania aveva attivato ricerche simili. Il progetto Manhattan si concluse prima. Le prime bombe atomiche della storia furono sganciate nel 1945 sulle due città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki. Un evento che segnò la fine della guerra e una morte orrenda per la popolazione inerme delle due città giapponesi. Ancora oggi le conclusioni e le opinioni sono controverse.
Nel 1954 il presidente degli Usa, Eisenhower, inaugurò il progetto "Atom for Peace" allo scopo di favorire l'applicazione civile dell'energia nucleare. In soli 12 mesi venne realizzata la prima centrale nucleare della storia, il reattore civile Borax III in grado di fornire energia elettrica a una piccola città dello Stato dell'Idaho (Usa).

La reazione a catena nucleare avviene all'interno del guscio di cemento e di acciaio, sempre in uno stato cosiddetto "critico" in cui ogni neutrone colpisce un solo nucleo di uranio. Il processo deve essere costantemente controllato poiché se venisse superata la soglia "critica" (ovvero se un neutrone colpisse più nuclei di uranio) la reazione a catena genererebbe un surriscaldamento esponenziale e la conseguente fusione del nucleo nel reattore con emissioni di radiazioni nocive, cosi accadde alla centrale di Chernobyl.

Per controllare la reazione nucleare l'uranio viene immerso in una piscina d'acqua pesante in grado di rallentare l'attività dei neutroni e quindi di controllare la reazione nucleare. Nella piscina vengono poi poste barre di cadmio o di boro per assorbire parte dei neutroni che si liberano dalla fissione nucleare. La reazione a catena nel processo di fissione genera calore e riscalda i flussi di acqua presenti in uno scambiatore di calore generando vapore. La forza vapore muove le turbine meccaniche per produrre energia elettrica.
Le prime centrali nucleari degli anni '50 basavano il proprio sistema di raffreddamento sull'utilizzo del gas. Negli anni '60 venne preferito l'uso dell'acqua. Il ruolo dell'acqua è sempre stato fondamentale nelle centrali nucleari. Il processo di fissione richiede costantemente un flusso refrigerante per controllare il calore emesso e consente la trasformazione del calore in vapore acqueo (forza vapore). L'acqua è prelevata e scaricata in continuazione dai fiumi antistanti alle centrali nucleari. Ha fatto notizia nella torrida estate del 2003 l'emergenza scattata in molte centrali nucleari francesi a causa dell'abbassamento delle acque nei fiumi. Il fenomeno naturale stava mettendo a rischio il processo di refrigerazione e controllo della temperatura dei moderni reattori francesi.

L'energia nucleare nasce ufficialmente nel 1934 con gli esperimenti portati avanti da un gruppo di scienziati italiani sotto la guida del fisico Enrico Fermi. Il gruppo è anche conosciuto con il nome di "ragazzi di via Panisperna" dove risiedeva la sede dell'istituto. Gli studi furono portati avanti nel 1938 dal chimico tedesco Otto Hahn che per la prima volta riuscì a dimostrare il principio della fissione nucleare mediante il quale si basa ancora oggi il funzionamento di una centrale nucleare. L'impatto di un neutrone con un nucleo di uranio 235 dà luogo a più frammenti. Gli studi di Hahn confermarono in tal modo l'ipotesi della fissione già avanzata nel 1934 dalla chimica Ida Noddack. L'impatto del neutrone con l'atomo di uranio dava luogo alla divisione del nucleo e al rilascio di una quantità considerevole di energia. Nel corso della seconda guerra mondiale la ricerca sul nucleare ottenne ampi investimenti da entrambe le parti in conflitto al fine di creare una super bomba in grado di segnare la superiorità tecnologica di almeno uno dei paesi in conflitto. La task-force americana (cd Progetto Manahttan) riuscì per prima a conquistare la prima applicazione nucleare con la costruzione della bomba atomica. Il 6 agosto 1945 la prima bomba atomica fu lanciata sulla città giapponese di Hiroshima causando la morte di migliaia di civili ma anche la fine della seconda guerra mondiale. Da quel giorno il mondo non ha conosciuto più altri conflitti bellici mondiali anche grazie alla contrapposizione degli armamenti nucleari a disposizione dei due blocchi (cd guerra fredda). Negli anni '50 gli studi militari sull'energia nucleare furono portati avanti anche sul piano civile per la realizzazione dei primi reattori nucleari e delle prime centrali atomiche (o centrali elettro-nucleari). Nel 1954 il presidente degli Stati Uniti, Eisenhower, approvò ufficialmente il progetto "Atom for Peace" al fine di agevolare l'introduzione dell'energia nucleare in applicazioni civili e per la produzione di energia elettrica. La prima centrale elettrica con reattore nucleare fu realizzato nel 1955 nello Stato dell'Idaho (U.S.A.). Il reattore civile si chiamava Borax III.