AGI - Capita talvolta di scoprire lividi sulla nostra pelle causati da traumi di cui ci siamo ormai dimenticati e che producono un sordo dolore residuo solo se proviamo a premerci sopra le dita. Il tema dell’energia nucleare è ormai come un livido: abbiamo superato il trauma che l’ha causato ma scatena polemiche e controversie se qualcuno, con l’autorità di cui è investito, ne rilancia l’opportunità, in pratica ripuntando il dito lì dove può far più male.
In questa sede non verrà affrontato il dilemma shakespeariano “nucleare o non nucleare?” alimentando ed esasperando polemiche che spesso sono sterili e che non portano da nessuna parte, un po’ come il gioco del tris, che prevede – se giocato con giocatori “razionali” – solo il caso in cui nessuno vinca o perda. Ognuno rimarrà sulla trincea delle proprie opinioni, nel dibattito pubblico.
Verrà invece data attenzione al significato di “generazione di reattori” per fornire a chi ha solo desiderio di “saperne di più” un minimo bagaglio tecnico–informativo.
Lo sviluppo della reattoristica nucleare da fissione ha una storia che si potrebbe definire “darwiniana”. Si parte dagli anni cinquanta del secolo scorso con la Prima Generazione (Generazione I), in cui venivano installati impianti pilota, prototipi che avrebbero dovuto dimostrare la fattibilità e la convenienza di questa fonte energetica. Si trattava di reattori di media taglia, fino a qualche centinaio di megawatt elettrici (MWe), destinati sia alla produzione energetica che a quella per l’industria bellica.
L’evoluzione della tecnologia ha portato allo sviluppo della Seconda Generazione (Generazione II) di reattori intorno agli anni settanta–ottanta, che ha prodotto impianti essenzialmente fondati sull’utilizzo di acqua leggera (LWR, Light Water Reactor) come moderatore dei neutroni e come refrigerante. Gran parte del parco di oltre quattrocento reattori tuttora funzionanti nel mondo si basa su questa soluzione ingegneristica, con potenze elettriche che possono arrivare fino a un migliaio di MWe.
L’incidente di Three Mile Island del marzo 1979 negli USA ha fornito indicazioni importanti innanzitutto sulla tenuta del confinamento dei prodotti di fissione con tutta una serie di barriere in sequenza legate all’ingegneria di questa filiera (la cosiddetta “Difesa in Profondità”: vedi la serie articoli sull’incidente di Chernobyl nel blog dell’AGI) ma anche sul miglioramento degli aspetti relativi alla sicurezza, riducendo in alcuni casi la taglia energetica dei nuovi reattori e badando soprattutto all’inserimento dei concetti legati alla sicurezza passiva e alla sicurezza intrinseca. Questi due elementi garantirebbero l’intervento di sistemi di sicurezza sia residenti che passivi rispondendo all’automatismo di leggi fisiche e non a procedure precodificate.
L’ulteriore evoluzione della filosofia della sicurezza, soprattutto al fine di evitare/mitigare situazioni pericolose ed estreme in cui il nocciolo del reattore che contiene il combustibile possa fondersi per mancata refrigerazione, ha portato negli anni novanta allo sviluppo della Terza Generazione (Generazione III e III+).
Si potrebbe dire che sia l’incidente di Three Mile Island che quello di Chernobyl nel 1986 abbiano fornito un grosso impulso al ripensamento della sicurezza nucleare in questa filiera, quadruplicando ad esempio – per certe tipologie specifiche – i sistemi di raffreddamento d’emergenza, in grado ciascuno di mantenere refrigerato il nocciolo senza l’ausilio degli altri tre. In Francia e in Finlandia si stanno installando due reattori di terza generazione della filiera EPR (European Pressurized Reactor), con potenze elettriche superiori al migliaio di MWe. Reattori di terza generazione sono già funzionanti in Cina e altri sono in costruzione.
Qui si ferma l’evoluzione “darwiniana” della tecnologia nucleare. La futura generazione, la quarta, nata dall’iniziativa promossa da dieci paesi nel 2000, il “Generation IV International Forum (GIF)”, pur facendo tesoro di una tecnologia matura, proporrà una filiera completamente innovativa che si baserà su quattro aspetti fondamentali:
sostenibilità: massimizzazione dell’efficienza del combustibile (da cinquanta a oltre cento volte) che sarà a ciclo chiuso, minimizzando l’accumulo dei rifiuti radioattivi, specialmente di quelli ad alta radiotossicità e con lunghi tempi di decadimento;
economicità: costo contento dell’impianto durante la sua intera vita, con un impegno finanziario confrontabile con altre tipologie di impianti;
sicurezza e affidabilità: probabilità estremamente bassa di danni gravi al nocciolo in eventuali situazioni incidentali (già di bassa probabilità). Massima protezione da errori umani e con probabilità di rilascio della radioattività all’esterno del sito praticamente nulla;
resistenza alla proliferazione: impossibilità dell’impiego a fini bellici dei prodotti di fissione e protezione da eventuali attacchi terroristici.
Sono sei le configurazioni reattoristiche proposte per questo tipo di filiera. Bisognerà studiare le varie soluzioni proposte e dare quindi inizio alla fase costruttiva. Ma i tempi per la realizzazione degli impianti di quarta generazione, che sostituiranno in futuro il parco di quelli esistenti, sono ancora lunghi. Dovremo attendere almeno una ventina d’anni.
Il motivo per cui si torna a parlare di nucleare è essenzialmente legato alla questione ambientale. Sembrerebbe questo un controsenso, alla luce della forte resistenza da parte della pubblica opinione derivata dai pericoli di un eventuale rilascio incidentale, ma tutti noi sappiamo che le parole da tempo maggiormente ripetute con preoccupazione e allarme in qualsiasi notiziario sono i “cambiamenti climatici”. Sono ben noti gli scenari catastrofici previsti già in questo secolo a fronte del progressivo e apparentemente inarrestabile scioglimento dei ghiacciai.
Nel cosiddetto “mix energetico”, la diversificazione di fonti energetiche atte a favorire una limitazione della produzione di gas serra, il nucleare occupa in quest’ottica una posizione comunque vantaggiosa, perché la sua filiera risulta fortemente decarbonizzata.
Non si può non fare cenno all’altra fonte energetica nucleare alternativa a quella da fissione, la fusione, che tanta spesa intellettuale e tecnologica concentra nei vari centri di ricerca sparsi nel mondo, ormai da parecchi decenni. Ci sono molti aspetti tecnologici ancora da risolvere, perché si tratta di costruire una macchina che possa permettere ad atomi di idrogeno di fondersi a temperature di circa un centinaio di milioni di gradi all’interno di un plasma, una miscela (gas ionizzato) in cui gli elettroni di un atomo (negativi) vengono strappati al suo nucleo (che resta positivo).
Si sono fatti grandi passi in avanti, soprattutto nella fabbricazione di magneti – da utilizzare negli impianti dimostrativi in via di costruzione – che possano produrre campi magnetici adatti a intrappolare e a contenere la caldissima parte attiva del sistema. Sarebbe infatti impossibile adoperare un semplice contenitore che vaporizzerebbe subito al contatto con gas così caldi. Ma i tempi per ottenere un favorevole bilancio tra l’energia spesa per tenere accesa la macchina e quella da questa prodotta, disponibile per l’utenza, sono ancora lunghi. Differentemente dal nucleare da fissione, quello da fusione non dispone ancora di una tecnologia completamente matura.
Chi arriverà prima al traguardo? La nuova fissione della quarta generazione, con i suoi avanzati criteri di sicurezza, o i nuovi impianti a fusione? Abbiamo un mix energetico sufficiente per coprire venti–trenta anni di attesa (e di richiesta energetica crescente cui difficilmente rinunceremmo per lo stile di vita che ci siamo dati) e per impedire al contempo una catastrofe ambientale?
Perché, in quest’ultimo malaugurato caso, non ci ritroveremmo solo dei semplici lividi sulla pelle...