Nucleare e gas sono davvero green? Sono realmente utili al processo di transizione energetica verde dell’Italia e l’Europa? Dopo la loro chiacchierata inclusione nella Tassonomia verde europea, istituita per guidare gli investimenti privati verso la neutralità climatica entro il 2050, resta rovente il dibattito sulla sostenibilità di queste fonti.
I più critici – in primis il fronte compatto degli ambientalisti -, ritengono che il loro sdoganamento possa gravemente rallentare la transizione energetica: a causa delle emissioni provocate dal gas, da una parte, e dei lunghi tempi di realizzazione degli impianti nucleari, dall’altra. Il nucleare oltretutto, si porta dietro la spinosa questione della gestione delle scorie e il rischio di incidenti.
Dalle nostre parti, grande clamore (con conseguente strascico di infinite polemiche) avevano suscitato le dichiarazioni di due anni fa del Ministro della Transizione ecologica Roberto Cingolani, che parlando di nucleare aveva definito “da folli non considerarlo”. «Si stanno affacciando tecnologie di quarta generazione, senza uranio arricchito e acqua pesante», aveva detto, spiegando che «ci sono Paesi che stanno investendo su questa tecnologia che non è matura, ma è prossima a esserlo. Se a un certo momento si verifica che i chili di rifiuto radioattivo sono pochissimi, la sicurezza elevata e il costo basso, è da folli non considerare questa tecnologia (…) Nell’interesse dei nostri figli è vietato ideologizzare qualsiasi tipo di tecnologia. Stiamo ai numeri, quando saranno disponibili prenderemo le decisioni».
Sono dichiarazioni, le sue, rilasciate un anno fa, in “tempi non sospetti”, quando cioè la guerra in Ucraina e i morsi della crisi degli scorsi mesi non avevano ancora sconvolto i nostri equilibri energetici e le nostre strategie di sviluppo sostenibile.
Oggi, c’è chi obietta che un conto è decidere di prolungare l’attività di impianti nucleari esistenti, un altro è costruirne di nuovi. Ma per “nuovi” cosa si intende esattamente? Quali soni i tempi di realizzazione e quali le reali risposte che possono arrivare dai cosiddetti impianti di IV generazione?
Per far luce sulla questione, lo scorso settembre abbiamo interpellato Mariano Tarantino, Responsabile della Divisione Sicurezza e sostenibilità nucleare dell’ENEA, all’indomani dell’accordo quadro siglato con newcleo, società che si propone di sviluppare entro sette anni i primi prototipi di piccole dimensioni raffreddati al piombo invece che ad acqua e, successivamente, di commercializzarli a livello internazionale per sostituire gli attuali reattori di seconda e terza generazione.
Di che cosa parliamo quando parliamo di impianti nucleari di IV generazione? In cosa si differenziano dalle altre tipologie di impianti nucleari?
«I reattori nucleari per la produzione di energia elettrica sono generalmente classificati per “generazione”, ovvero Generazione I, II, III, III+ e IV. Tale classificazione si basa sulle caratteristiche chiave che ne hanno determinato lo sviluppo e il loro impiego a livello industriale. Le prime tre generazioni di reattori derivano da progetti inizialmente proposti per la propulsione navale, quasi esclusivamente militare, alla fine degli anni ’40. La Generazione I si riferisce ai primi prototipi che hanno lanciato il nucleare civile di potenza. Questi tipi di reattore in genere funzionavano a livelli di potenza ridotti. Ad oggi non vi sono impianti di Generazione I in esercizio. Alla Generazione II appartengono tutti quei reattori commerciali raffreddati soprattutto ad acqua, che hanno portato a maturità le tecnologie dei reattori della prima generazione, aumentandone il potenziale di affidabilità. I sistemi di II generazione hanno iniziato a funzionare alla fine degli anni ’60 e comprendono la maggior parte degli oltre 400 reattori commerciali del mondo (oltre il 90%). Sono reattori che utilizzano sistemi di sicurezza attiva (che richiedono operazioni elettriche o meccaniche avviate da un operatore), anche se questi sistemi sono talvolta integrati in maniera complementare da sistemi passivi (che non richiedono attuazione o operazione da parte dell’uomo). Producono quantità significative di combustibile esausto che richiedono lo smaltimento finale in depositi geologici o ritrattamento. Gli impianti di Three Mile Island (PWR), Chernobyl (RMBK) e Fukushima Daiichi (BWR) sono tutti reattori di Generazione II. I reattori di Generazione III sono essenzialmente evoluzioni dei reattori di Generazione II. I miglioramenti nella tecnologia hanno puntato innanzitutto a estenderne la vita operativa, da 40 fino a 60 anni, l’efficienza e a migliorarne i sistemi di sicurezza. In particolar modo nei reattori di Generazione III+ che garantiscono livelli di sicurezza ulteriori, facendo ampio uso di sistemi passivi o attivi di nuova concezione.
Oggi sono in esercizio o in fase di costruzione circa una ventina di sistemi di Generazione III+. Anche per questi reattori, tutti ancora basati sulla tecnologia dei reattori ad acqua, permane però il problema di un ciclo del combustibile non chiuso, che richiede lo stoccaggio geologico di una parte del combustibile esausto.
Il vero punto di svolta nel campo della fissione nucleare è rappresentato dai Reattori di IV Generazione, tra cui i Reattori veloci refrigerati a piombo (Generation IV – Lead-cooled Fast Reactor – LFR) che rappresentano in Italia la quasi esclusività delle attività di ricerca e sviluppo nel settore. Questi reattori sono pensati per un nucleare civile sostenibile. Si propongono infatti di garantire i seguenti obiettivi: sostenibilità, sicurezza e affidabilità, economicità, resistenza alla proliferazione nucleare e protezione fisica».
Quali sono i vantaggi e i limiti, anche in termini di sicurezza, di un impianto di IV generazione?
«Parliamo dei reattori refrigerati a piombo liquido (Lead-cooled Fast Reactor – LFR), che vede l’Italia all’avanguardia, e che secondo le nostre valutazioni e analisi risultano essere oggi la tecnologia più promettente e più matura per il salto alla Generazione IV. Le proprietà del piombo quale refrigerante permettono di progettare e realizzare sistemi nucleari innovativi che differiscono completamente da quelli dell’attuale parco di impianti nucleari per la produzione di energia elettrica (Generazioni II, III e III+), quasi tutti basati sull’impiego della tecnologia dell’acqua quale refrigerante.
La possibilità di operare con flussi neutronici veloci, quindi più performanti, conferisce al sistema la capacità di incrementare significativamente l’utilizzo del combustibile. È possibile, infatti, sfruttare l’intero potenziale dell’uranio naturale, dunque di moltiplicare la disponibilità di risorse di un fattore pari a circa 100, e al contempo di ridurre drasticamente le scorie prodotte. In un reattore a spettro veloce, il combustibile esausto può, infatti, essere riciclato (operando in un “ciclo chiuso”), riutilizzandone le componenti e riducendo le scorie effettivamente prodotte alle sole “ceneri” della fissione. La radioattività di tali ceneri, prive di plutonio e di altri componenti altamente radioattivi che vengono completamente riutilizzate, è inoltre tale da decadere in tempi enormemente inferiori (300-400 anni) rispetto a quelli del combustibile esausto degli impianti odierni (~100 000 anni), con un’evidente semplificazione delle tecniche di stoccaggio e confinamento.
Per quanto concerne la sicurezza, uno dei requisiti principali in un reattore nucleare è la capacità di poter raffreddare il nocciolo in ogni condizione, così che le barriere ingegneristiche che imprigionano gli elementi radioattivi restino integre, prevenendone qualsiasi rilascio. I sistemi LFR, grazie alle caratteristiche fisiche del piombo, sono capaci di garantire la presenza del refrigerante in qualsiasi condizione incidentale. Tali sistemi nucleari possono essere progettati in modo da consentire sempre l’instaurarsi della circolazione naturale che, anche in caso di blackout, ne continuerebbe a consentire il raffreddamento. Tutte queste caratteristiche rendono estremamente semplice la gestione degli incidenti nei sistemi LFR, confidando esclusivamente su meccanismi intrinseci al reattore e su sistemi passivi, entrambi estremamente affidabili. Grazie a queste proprietà uniche, non si sono evidenziati, in 20 anni di studi, scenari incidentali che determinino la famigerata “fusione del nocciolo”.
Inoltre, grazie al potenziale di sicurezza garantito dall’utilizzo del piombo quale refrigerante, i sistemi LFR sono ideati e progettati per essere semplici. Ciò consente di ridurre la complessità e le dimensioni dell’impianto, dunque dei costi, tanto di approvvigionamento quanto di installazione e manutenzione. I sistemi LFR, inoltre, operano a temperature più elevate dei reattori degli attuali impianti, garantendo un rendimento maggiore nella produzione di energia elettrica. Infine, l’esercizio in ciclo chiuso, dove il combustibile è costantemente riciclato, rende tecnicamente inaccessibili le specie pregiate in esso contenute (primo fra tutti il plutonio). L’elevata sicurezza dei sistemi LFR offre garanzie in caso di eventi incidentali, di attacchi terroristici o di azioni di sabotaggio dell’impianto poiché il reattore tende spontaneamente a una condizione stabile e controllabile. L’unico svantaggio è la necessità di dover sviluppare una nuova tecnologia, che negli ultimi 20 anni è evoluta enormemente, e oggi il passaggio dal mondo della ricerca al mondo industriale è in corso».
Cosa prevede l’intesa da poco firmata da ENEA e la startup newcleo?
«L’intesa con newcleo va in questa direzione. Il passaggio di consegne fra mondo della ricerca e industria, con una novità mai vista in campo nucleare: finanziamenti completamente privati, cosa che rende evidente la maturità tecnologica dei reattori raffreddati a piombo. newcleo si propone di sviluppare i primi prototipi di reattori refrigerati a metallo liquido pesante entro sette anni e, successivamente, di commercializzarli a livello internazionale per sostituire gli attuali reattori di II e III generazione. La collaborazione prevede, in particolare, la realizzazione di un prototipo elettrico del sistema LFR, senza l’uso di materiali radioattivi o combustibile nucleare, che permetta di studiare a fondo le prestazioni termo-fluidodinamiche, meccaniche e funzionali. ENEA metterà a disposizione infrastrutture, competenze e professionalità presenti nel suo Centro Ricerche del Brasimone, in Emilia-Romagna, per le attività di analisi della sicurezza, formazione e sperimentazione. Nell’ambito dell’accordo, inoltre, saranno implementate nuove infrastrutture di ricerca, favorendo, ove possibile, l’utilizzo e il rifacimento delle hall sperimentali e dei laboratori attualmente presenti, con investimenti da parte di newcleo che potranno superare i 50 -70 milioni di euro. A livello operativo, è stato istituito un gruppo di lavoro con personale ENEA e newcleo che si scambierà informazioni e conoscenze e svilupperà congiuntamente apparecchiature e codici tecnologici. Oltre alla stretta cooperazione tra il personale scientifico, la collaborazione prevede l’allineamento di programmi sperimentali su sistemi nucleari innovativi, l’assistenza reciproca nella progettazione, la simulazione numerica e la costruzione di componenti chiave, sistemi e impianti».
Gli impianti frutto dell’intesa verranno realizzati all’estero. Dove esattamente? Quali resistenze esistono alla loro realizzazione nel territorio italiano?
«Gli impianti nucleari veri e propri saranno realizzati in Francia e Regno Unito, due paesi nucleari che hanno dimostrato ampio interesse a newcleo. Non a caso newcleo ha il suo quartier generale a Londra (mentre in Italia, a Torino risiede il gruppo di progettazione) e una filiale in Francia che si sta dedicando alla realizzazione di una fabbrica per il combustibile nucleare per reattori Gen. IV che prevede di riciclare interamente uranio e plutonio esistente senza alcuna attività di miniera. In Italia si fa progettazione e ricerca e sviluppo, e ad oggi quello che si percepisce dal territorio circostante il Brasimone è curiosità, interesse ed entusiasmo per l’iniziativa».
Che ricaduta avrà, in termini occupazionali e di sviluppo per l’Appennino, la collaborazione fra ENEA e newcleo?
«Newcleo come detto investe molto al Brasimone, non solo in termini economici ma anche umani. Nei prossimi 5 anni sono attese oltre 30 assunzioni fra ricercatori e ingegneri di newcleo presso il Brasimone, con un indotto in termini di lavori di decine di milioni di euro. Negli ultimi 40 anni non vi era mai stata una prospettiva tale nell’Appennino, considerando poi che una tale iniziativa si porta dietro un indotto ad alta tecnologia che potrà giocare un ruolo ad ampio spettro».
Quanto l’energia prodotta dal nucleare è realmente pulita? E che contributo potranno realisticamente dare questi impianti al processo di transizione energetica in Italia e in Europa, considerando che la loro realizzazione prevede tempi abbastanza lunghi?
«Nella fase di esercizio (quindi di produzione di energia elettrica) il nucleare non ha emissioni di gas serra. È realmente carbon-free. I sistemi LFR-Gen. IV secondo le prospettive attuali potranno produrre energia elettrica a livello commerciale entro il 2030, quindi assolutamente in linea per supportare la transizione energetica. Questi sistemi si integrano bene con le rinnovabili, che da canto loro destabilizzano la rete elettrica poiché discontinue. Ad oggi non esiste un sistema di accumulo efficace per poter ipotizzare una transizione energetica completamente basata sulle rinnovabili. Il binomio rinnovabili-nucleare è la soluzione vincente».
Una domanda sui costi. Secondo le stime di quanti sostengono lo sviluppo di altre energie rinnovabili, il costo per la costruzione e la manutenzione degli impianti atomici è aumentato del 33% nell’ultimo decennio, mentre il costo per le infrastrutture per l’energia solare è diminuito del 90% nello stesso periodo e l’eolico del 70%. È davvero così?
«Il mercato delle rinnovabili è stato (giustamente) condizionato da finanziamenti pubblici, molto ingenti. Lo stesso è accaduto per il nucleare in passato e attualmente in alcuni paesi europei. Difficile quindi dare una risposta a questa domanda. È evidente però che negli ultimi anni, l’industria si sta avvicinando sempre più al nucleare con molti investimenti privati. Newcleo ne è un esempio, ma non l’unico. Esistono molte altre spin-off che investono sulle tecnologie nucleari (es. Nuscale), oppure grandi società affermate nel settore quali Westinghouse e Ansaldo Nucleare, evidentemente perché esiste una competitività economica delle nuove tecnologie nucleari per la produzione di energia elettrica. Tutto si giocherà sulle politiche energetiche che i vari paesi metteranno in campo».
Quali sono in sintesi gli altri principali progetti strategici che state portando avanti al Centro Ricerche del Brasimone, come ad esempio lo sviluppo di tecnologie per la fusione e per la produzione di radiofarmaci destinati alla diagnosi e alla terapia dei tumori?
«ENEA sta investendo, insieme alla Regione ER e alla Città Metropolitana di Bologna per il rilancio del C.R. ENEA del Brasimone, che nei prossimi anni potrà giocare un ruolo importante per lo sviluppo del territorio, come centro di nucleazione per nuove tecnologie, supportare il trasferimento tecnologico, fare partnership pubblico-privato. Si lavora alla creazione di un centro di ricerca che, già di caratura internazionale, diventi un polo di attrazione per giovani ricercatori, start-up, investitori nel settore delle nuove tecnologie.
In questo contesto ENEA sta investendo molto sulla fusione nucleare, giocando un ruolo di rilevanza internazionale sullo sviluppo delle tecnologie dei breeding blanket (mantello fertilizzante che circonda la camera a vuoto che contiene il plasma, e provvede alla generazione del combustibile e alla rimozione di parte della potenza generata per la produzione di energia elettrica).
Si sviluppano inoltre progetti finanziati dalla RER SORGENTINA-RF per la produzione di radio-farmaci mediante tecnologie derivate dal nucleare; il progetto è in fase di implementazione e potrebbe contribuire in maniera sensibile, una volta completato, alla fornitura di radio-farmaci per il nord Italia; LINCER, per lo sviluppo di un laboratorio di caratterizzazione di sorgenti neutroniche compatte per applicazioni industriali e medicali (vedi applicazioni di sorgenti neutroniche per terapia radiativa intraoperatoria, per esempio: tumore al seno); EXADRONE che realizza in Appennino un Centro di Eccellenza Permanente per la progettazione meccanica ed elettronica, attrezzato per la realizzazione e sperimentazione di droni industriali customizzati, perfezionati per operazioni di controllo e monitoraggio in ambienti critici, anche nucleari. Infine, il Centro ENEA di Brasimone si propone anche nel settore della progettazione e validazione di tecnologie nucleari per applicazioni spaziali, con l’avvio di alcune attività per la fine dell’anno».
