Prudenza necessariaPotenzialità, dubbi e rischi del nucleare di quarta generazione

Prima del 2030 non avremo risposte adeguate da parte dei reattori dimostrativi, dunque oggi è impossibile avere gli strumenti per fare delle valutazioni concrete. Ma il margine di miglioramento e sviluppo è ampio, e il tema è destinato a tornare ciclicamente all’interno del dibattito pubblico

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«Dobbiamo ripensare il referendum e prendere in considerazione fin da ora il nucleare di quarta generazione: dà margini di sicurezza decisamente maggiori e può essere il futuro di questo Paese, fino a quando arriverà la fusione». Sono le dichiarazioni di Gilberto Pichetto Fratin, ministro dell’Ambiente e della Sicurezza energetica di un esecutivo che si è sempre schierato dalla parte dell’atomo. 

Il nucleare di quarta generazione non esiste ancora. O meglio, dipende da che cosa si intende designare con questa etichetta, data l’ampia galassia di tecnologie che vi rientrano. E neanche è la panacea a tutte le carenze delle precedenti generazioni di nucleare. Le tipologie di reattori che fisici e ingegneri hanno concepito e che, nel corso degli anni, continuano a realizzare sono moltissime, e indubbiamente si sono evolute tanto dagli anni Cinquanta, ma come per ogni progetto dell’umano ingegno possiedono punti di forza e di debolezza, comprese le centrali più recenti e innovative.

Quando si parla di “contributo nucleare” ci si riferisce, in gran parte, all’utilizzo delle centrali già esistenti – che al momento producono, a livello globale, trecentonovantanove gigawatt di potenza. Capacità che proviene per la maggior parte da reattori appartenenti alla “seconda generazione”, che si basa su tecnologie sviluppate verso la fine degli anni Settanta. Perciò il margine di miglioramento e sviluppo è ampio, come in ogni cosa quello che conta è saper fare una corretta analisi costi-benefici per poter capire su quali tecnologie conviene investire.

Questo perché, di fatto, per la “quarta generazione” non esistono ancora reattori commerciali: siamo ancora in piena fase sperimentale. La previsione quanto più verosimile stima che entro il 2030 i reattori dimostrativi, alcuni dei quali sono già esistenti in Cina e in Russia, ci avranno dato le risposte necessarie e potremo quindi partire con i reattori commerciali. 

Il cosiddetto nucleare di quarta generazione – “cosiddetto” perché, come vedremo più avanti, è una definizione piuttosto generica e volutamente approssimativa – ha il potenziale di apportare sostanziali miglioramenti alle tecnologie che lo hanno preceduto. Ma la vera questione su cui vale la pena discutere non è se un giorno riscalderemo le nostre case con il nucleare, ma con quale tipo di generatore lo faremo. 

Dalla prima alla “quarta generazione”
Non c’è un confine netto tra le varie generazioni di reattori nucleari. Da quelli di prima apparsi in Usa, Gran Bretagna e Russia intorno agli anni Cinquanta (anni in cui anche l’italia era all’avanguardia sull’atomo), fino ai più nuovi di terza e terza+, come quelli da poco costruiti in Finlandia e Francia ad acqua pressurizzata, o i “mini-reattori”, l’evoluzione tecnologica è stata costante negli anni. In questo modo, ad ogni generazione successiva si sono aggiunti miglioramenti in termini di sicurezza, rendimento e smaltimento dei rifiuti. 

Ciò non toglie che per ogni tipo di tecnologie vale un discorso diverso in termini di vantaggi e svantaggi: la proverbiale coperta che è sempre troppo corta. L’adozione di numerose nuove misure di sicurezza nei reattori di più recente costruzione, ad esempio, ha portato ad un incremento dei costi – il russo BN-800 attivato nel 2016 è costato oltre 1,6 miliardi di euro – e in alcuni casi anche ad un prolungamento delle tempistiche di edificazione, ma in compenso si è spinta verso l’alto la potenza elettrica netta prodotta da ciascuna unità, arrivando fino a 1600 MW di potenza. Il discorso inverso lo si potrebbe fare per gli small modular reactor – a cavallo con la nuova generazione – in grado di sprigionare meno energia, ma al netto di un costo ridotto e maggiore flessibilità.  

Veniamo alla tanto discussa quarta generazione. L’etichetta è nata nel 2001 negli Stati Uniti e viene dal Generation IV international forum. L’obiettivo di questo programma di ricerca, a cui al momento partecipano tredici Paesi e la Comunità europea dell’energia atomica (Euratom), è quello di studiare e progettare sistemi innovativi per la generazione di energia nucleare. 

Come spiega a Linkiesta Flavio Parozzi, presidente di Cise2007 e consulente dell’Unione europea in materia di energia nucleare, «tutto è cominciato alla fine degli anni Novanta, quando i principali consorzi di costruttori e laboratori di ricerca universitari – principalmente guidati da Stati Uniti ed Europa – si sono domandati su quali progetti convogliare le ricerche di sviluppo al fine di far convergere lo sforzo di ricerca. In questo contesto furono selezionate le sei tipologie di reattori più promettenti per il futuro e che oggi chiamiamo nucleare di quarta generazione. L’obiettivo scientifico comune era quello di produrre meno scorie o addirittura bruciarle al loro interno, un altro desiderata era quello di minimizzare l’uso di combustibile, ossia l’uranio». 

Si tratta di un elemento che in natura non è raro, ma che – guardando al mercato del futuro – potrebbe essere comodo consumarne meno, anche perché in una reazione a fissione se ne utilizza solamente l’un per cento mentre il resto diventa combustibile esausto, ossia scorie radioattive. 

In questo senso parliamo di quarta generazione innanzitutto per connotare l’avvicendamento cronologico, poi per indicare il “salto” qualitativo sotto l’aspetto tecnico rispetto al passato, fermo restando che si tratta pur sempre del medesimo sistema tecnico a turbina e alternatore e la stessa reazione fisica: quella della fissione. Per intenderci, la fusione nucleare è tutt’altra storia – è il futuro del futuro – dato che sfrutta una reazione nucleare totalmente differente che sono ancora in una fase di collaudo. 

Lo stato dell’arte della nuova generazione 
Ma se la fusione è ancora materia per futurologi, lo stato dell’arte dei più nuovi reattori promette meglio. «Le idee sono tante, ma, appunto, sono ancora idee. Siamo in una fase di studio – dice Parozzi – per verificare che quello che si è auspicato in fase di ricerca sperimentale stia in piedi. Da qui fino a costruire un impianto o una centrale, c’è un passo molto grosso da fare. Si sospetta che nel giro di una decina d’anni sia pronto un primo prototipo di reattore da attaccare alla rete». 

Questa è la prassi scientifica: una procedura per fasi che necessita dei suoi tempi. Prima si fanno gli studi, poi si costruiscono i prototipi, successivamente i reattori dimostrativi e solo infine si passa alla produzione commerciale. C’è anche da dire che alcune delle tecnologie di quarta generazione sono già disponibili: «I reattori a neutroni veloci, ad esempio, che sono in grado di trasformare parte dell’uranio naturale in plutonio 239 massimizzando la resa dei combustibili – ricorda Parozzi – erano già disponibili anni fa, ma la commercializzazione fu interrotta per motivi di costo e rischi connessi con la proliferazione di armi atomiche». 

Come si può notare il discorso è complesso, perché per valutare la convenienza dell’edificazione di una centrale le motivazioni scientifiche si intrecciano a quelle politiche, economiche, ambientali, ingegneristiche e burocratiche. E in certi casi persino culturali, come per quanto riguarda l’impatto che ebbe nell’immaginario comune il disastro di Chernobyl, che raffreddò irrimediabilmente il giudizio sul nucleare da parte dell’opinione pubblica. 

Ad ogni modo, oggi, il principale ostacolo alla costruzione di centrali nucleari rimangono gli ingenti investimenti finanziari richiesti nelle fasi iniziali e nella messa in esercizio degli impianti, oltre che all’adeguamento della rete elettrica nazionale. Un esborso notevole, considerata la relativa inferiorità dei costi di altri tipi di centrali elettriche (come quelle a gas o a carbone) e che ripaga solo nel lungo periodo. Una volta passata la fase iniziale, le spese potranno essere recuperate dopo dieci-quindici anni di esercizio, quando i costi principali saranno quelli per il combustibile e la manutenzione. 

Un’altra difficoltà riguarda le tempistiche di costruzione degli impianti, che secondo alcuni risulta eccessiva rispetto alle urgenze imposte dalla crisi energetica e ambientale. Per intenderci, si parla, in media, di una decina d’anni da quando si ottiene il via libera e tutti i permessi burocratici necessari, ma la cifra cambia di Paese in Paese (ovviamente in Cina ci mettono molto meno).

«In realtà è un problema più di programmazione che di capacità», spiega a Linkiesta Marco Enrico Ricotti, membro designato dell’Agenzia per la sicurezza nucleare e presidente del “Working party on atomic questions” del Consiglio europeo. «Se si cambia l’impostazione progettuale puntando sulle costruzioni a moduli o tornando a pianificare la costruzione di reattori, allora l’industria nucleare rimane “allenata” ed efficiente e i tempi e i costi si riducono decisamente”. D’altronde, ricorda il professore, «non possiamo pretendere di avere un’industria efficiente, qualunque essa sia, se la mettiamo in freezer per venti anni. Nessuno può correre la maratona se sta sdraiato sul divano per sei mesi, figuriamoci per due decenni».

Anche se la costruzione di una centrale «oggi non è più un’avventura come fare una spedizione su Marte – dice Parozzi – perché si conoscono perfettamente le tempistiche e i materiali necessari alla realizzazione». Quello che rallenta il processo, in realtà, sono la politica e il costo del denaro: dato che l’investimento è molto cospicuo, sono in pochi a voler prendersi un rischio così grande. 

«Per aggirare il problema di dover investire tutti i soldi in una volta sola, alcune aziende tecnologiche americane hanno pensato di puntare sull’economia di scala, costruendo batterie dai dodici-ventiquattro reattori alla volta», spiega l’ingegnere. Infatti, così l’investimento viene diluito nel tempo, perché si pagherebbe l’allestimento delle nuove centrali con i ricavi ottenuti dal funzionamento delle prime.

Secondo Ricotti invece, il metodo più promettente è quello di puntare su due famiglie imparentate di reattori: «Gli Small modular reactors (Smr) e gli Advanced modular reactors (Amr) hanno in comune la taglia ridotta e la costruzione modulare», quindi sono più veloci e facili da assemblare. «Queste caratteristiche – continua l’esperto – dovrebbero garantire minori tempi e minori rischi finanziari di costruzione». 

A livello di tempistiche, poi, «gli Smr ad acqua dovrebbero costare di meno ed essere disponibili sul mercato entro il 2030, gli Amr a piombo o a sale fuso – in grado di bruciare i rifiuti radioattivi – sarebbero disponibili verso il 2040». Dal punto di vista della sicurezza, il passo in avanti è notevole. I reattori modulari, infatti, non avranno necessità di energia elettrica o di intervento umano, in questo modo si potranno evitare direttamente da progetto il verificarsi di scenari tipo Fukushima. Inoltre, i reattori piccoli e modulari «riducono i costi e la complessità dello sviluppo della rete elettrica, aspetto indispensabile e troppo spesso trascurato della transizione energetica», ricorda il professore.

L’avanguardia ingegneristica
Sul fronte dello sviluppo, la Cina è tra i Paesi in fase di maggiore avanzamento. Il 20 dicembre 2021, dopo dieci anni di lavori, è stato collegato alla rete elettrica il primo reattore dimostrativo di “quarta generazione”. Pechino, inoltre, ha già pronto il progetto per un reattore più grande, non dimostrativo. Anche la Russia ha avviato la costruzione di un reattore dimostrativo di “quarta generazione”, che dovrebbe essere pronto entro il 2035. 

In Europa, paradossalmente è l’Italia ad essere leader indiscussa di una di queste tecnologie, quella dei reattori raffreddati a piombo liquido. Come spiega Ricotti, «al progetto di Ansaldo Nucleare (Alfred), sviluppato con Enea e appoggiato dal Consorzio interuniversitario per la ricerca tecnologica nucleare, si è affiancata di recente quello di una startup nucleare, NewCleo, una novità assoluta per l’Italia, che realizzerà un primo prototipo a piccola scala di reattore a piombo liquido (ma senza combustibile nucleare) nei laboratori Enea del Brasimone». 

«Nessuno è capace di fare una previsione sui costi dell’energia adesso, con una proiezione di trenta o quarant’anni», conclude l’ingegnere Parozzi. Il futuro della nostra presenza sul pianeta rimane infatti una scommessa, perché è impossibile prevedere con precisione tutte le variabili in gioco; fare una valutazione sui costi e la convenienza economica è di fatto speculazione sul futuro. L’unica cosa seria da fare, in un contesto di incertezza come questo, è diversificare le fonti di energia, in modo da poter fronteggiare le azioni imprevedibili del mercato, della politica e della tecnologia.

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