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Le centrali nucleari. L'energia che scaturisce dal bombardamento dell'uranio con neutroni. Il processo di 'fissione/fusione nucleare'. Il problema della radioattivitą e delle scorie.

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I reattori nucleari - Davide Giusti -

La situazione dei mercati e delle risorse di energia è a tutti da tempo nota. Da molti anni nel Paese manca una programmazione efficace. Oggi, per perseguire una maggiore stabilità del sistema elettrico, si riparla di energia nucleare, e il Governo si appresta a ottenere in Parlamento deleghe onde affrontare i nodi preliminari della questione.
Problemi quali: costituzione di un’autorità di sicurezza, procedure autorizzative, localizzazione dei siti; e poi, misure di compensazione, ricostituzione del tessuto scientifico e tecnologico sono stati posti in queste settimane all’attenzione della X commissione della Camera, di fatto per iniziativa del Governo.
La lista piuttosto lunga dei temi per cui il Governo chiede deleghe potrebbe far pensare a un modo di procedere un poco affrettato. Occorre però anche rammentare che quando il Paese per due volte ha imboccato la via della costruzione delle centrali, su alcune delle questioni che anche oggi si potrebbero sollevare come inevase, non tutto era stato portato a compimento in via preventiva. E osservare infine che le battute di arresto non furono originate da questo fatto, e cioè che non tutte le attività collaterali, come l’esistenza di un’autorità di sicurezza indipendente, ad esempio, fossero state disposte in anticipo.

Questo argomento potrebbe del resto essere esteso, ove pendessero sospetti di provincialismo del nostro, anche ad altri grandi Paesi industrializzati.
Questo su materie come piani dettagliati di decommissioning e waste disposal, che alcuni potrebbero pensare debbano essere disposti con largo anticipo.
Con obiettività va segnalato, su di un tema serio e necessariamente di lungo termine, il comportamento intelligente, responsabile e costruttivo dell’opposizione.
Per altro, quando si ragiona di tempi per l’entrata in esercizio degli impianti, altro tema ‘caldo’, occorre distinguere.
Contrassegnando i tempi della politica, quelli di carattere tecnico-autorizzativo e i tempi di costruzione e di entrata in funzione. Se non si fa questo, e confezionando stime ad hoc, la manciata di anni necessari alla costruzione di un impianto vengono gravati fino a profetizzare una entrata in produzione a un’età, dal concepimento, che va da quella prepuberale fino a quasi alla maggiore età.
Entrando più tecnicamente nel merito delle scelte, che cosa si può dire?

In questo momento, di interesse più vivo dell’opinione pubblica, può pure accadere che il barbiere ci spieghi che cosa sono i reattori di quarta generazione.
Dunque, se il Paese sarà capace dello slancio collettivo che occorre per un’impresa che si proietta così incisivamente nel futuro: da dove si ripartirà, da quale generazione?
Il futuro immediato sono senza dubbio di nessuno i cosiddetti reattori evolutivi, della terza generazione.
Occorre precisare come vi sia qualche forma di arbitrarietà in questa come del resto in ogni genere di classificazione.
Un esempio: per il comportamento dinamico di un reattore si suole distinguere tra generazioni successive di neutroni, che invece vengono generati nel tempo con continuità.
E poi ancora, più banalmente: a quale generazione appartengono il lettore e lo scrivente?
Accadrà, a chi frequentasse le brochure con i principali riferimenti progettuali dei reattori oggi proposti sul mercato, di notare spesso come ci si autoqualifichi di generazione III+, dove il simbolo allude, richiamando la nomenclatura del DOE a “enhaced safety and economics”. Nessun male: si tratta nella sostanza dei reattori che risultano da uno sforzo evolutivo dei progetti che oggi sono maggiormente affermati sul mercato mondiale, per una serie di ottime cause, che vanno da elevate disponibilità di impianto, EFFICIENZA nel bruciamento, ed economicità di esercizio.

Oltre a queste, resistenza – come si dice – alla proliferazione (e dunque inaccettabile inefficienza ai fini della possibile distrazione di fissile per impieghi militari), stabilità neutronica, sicurezze – anche passive – fino alla resistenza dell’edificio di contenimento all’impatto di un aeromobile nel punto di massima EFFICIENZA distruttiva dell’ipotizzato impatto.
Tutto questo comprende certamente un miglioramento in termini di sicurezza e di economicità, che sono i primi obiettivi di qualunque evoluzione.
Sono comunque reattori, per focalizzare, in cui sia il refrigerante che il moderatore è acqua.
Con questa parola, moderatore, si intende il materiale che rallenta i neutroni che ci sbattono contro dopo essere usciti velocissimi dalla fissione dei nuclei al fine di massimizzare la probabilità che diano altre fissioni ancora per la reazione a catena. Acqua leggera, come si suol dire per distinguerla da quella, in effetti, più pesante ottenuta sostituendo nella MOLECOLA d’acqua i due atomi di IDROGENO con altrettanti atomi di deuterio.
Questi sono chimicamente identici e quindi nello stesso posto (isotopi) della tavola periodica, ma assai meno assorbenti per i neutroni, quindi con vantaggio per la cosiddetta economia neutronica.

Tra i reattori ad acqua poi, il tipo assolutamente preponderante nel mondo è quello ad acqua in pressione. Altri reattori vengono detti ad acqua bollente.
Di questi occorre almeno citare gli ultimi due nati di casa General Electric: ABWR, già costruito in alcuni esemplari in Giappone, ed ESBWR in corso di vaglio da parte dell’US Nuclear Regulatory Commission, l’ente di controllo americano.
Il refrigerante del nocciolo è qui compresso a qualche decina di atmosfere (e dunque è anch’esso in pressione) consentendo però l’ebollizione necessaria a turbina e alternatore direttamente nel nocciolo.
Nei reattori denominati ‘in pressione’ questa è maggiore, e tale da mantenere il grosso del refrigerante del nocciolo in fase liquida, e demandando l’ebollizione a un circuito secondario.
Questa è la tecnologia di gran lunga preponderante nel mondo, e per il momento la scelta, per un Paese ‘acquirente’ come il nostro, è limitata ragionevolmente a due esemplari di reattore in pressione: il reattore EPR di AREVA e il reattore AP1000 di concezione Westinghouse. Per tutti i progetti qui citati, le case programmano l’entrata in esercizio a 36, 39 e 41 mesi dalla posa della prima pietra, e in alcuni casi l’hanno persino ottenuta. Essi sono stati pensati per andare incontro a diverse esigenze di gestione dell’impianto accentuando maggiormente questo o quell’aspetto per incrementare sicurezza, economicità e sostenibilità, spingendo ora la semplificazione della componentistica per ridurre ulteriormente le già ridotte probabilità di danneggiamenti del nocciolo, oppure calcando sulle barriere e le soluzioni di mitigazione in sicurezza di eventi che dovessero occorrere.
In sede seminariale, presso il Comitato per la valutazione delle scelte Scientifiche e Tecnologiche, costituito presso la X Commissione della Camera dei Deputati, è stata sottolineata la grande attenzione, forse addirittura eccessiva, posta in uno dei progetti qui citati per provvedere il reattore di uno scivolo e di una sede previsti per l’improbabilissima evenienza di una fusione massiccia del nocciolo.

È chiaro che in campi come questo occorrono valutazioni tecniche di dettaglio per le quali singoli seppur autorevolissimi pareri non bastano. Non bastano per valutare criticamente e in modo quantitativo le caratteristiche di un progetto da autorizzare, o per cui il gestore voglia qualche elemento ulteriore oltre al contratto che lo lega a progettista e ad architetto industriale.
Non bastano per avere dati propri circa le possibilità di sfruttamento del combustibile, e non bastano nemmeno per valutare in proprio la stabilità neutronica di un nocciolo in condizioni particolari. Non dimentichiamo che il più importante, più citato e più disastroso incidente della storia dell’energia nucleare è stato reso possibile anche dall’ignoranza, da parte del responsabile dell’esperimento che ha causato il disastro, di cose dalla parvenza per alcuni accademica quali fisica e cinetica del reattore.
Qui è da segnare per l’Italia una nota dolente. Nonostante la dedizione e, diciamo pure, l’abnegazione dei ricercatori che hanno consentito con il loro impegno personale, in un lungo ventennio, che le competenze fondamentali dell’ingegneria nucleare sopravvivessero quasi in salute, il tessuto tecnico e scientifico attuale è ben lungi dall’essere quello di quando il Paese guardava al futuro con fiducia. E, in questo tempo, sarebbe per essi bastato gettarsi su qualcuna delle mode scientifiche correnti per avere maggiori riconoscimenti e opportunità di carriera.

Le responsabilità per questo stato di cose sono da cercarsi in molte direzioni, e certamente anche la dirigenza scientifica avrebbe potuto mostrarsi più consapevole del proprio compito e delle proprie prerogative, ma ci pare retrospettivamente siano state la politica e l’informazione a non dare con maggior decisione il meglio di sè.
In tempi ormai quasi lontani, perfino il grido di allarme di un Ministro dell’Industria della Repubblica, e poi quello di un altro ancora poco tempo dopo, vennero annegati nel conformismo ideologico imperante.
I danni al tessuto scientifico e tecnologico di prim’ordine che l’Italia si era costruita furono tali che ancora oggi, e in sedi autorevoli quali quelle già citate, è stato possibile muovere a qualche confusione i convenuti assimilando fisica nucleare, astrattissima teoria del comportamento dei nuclei degli atomi, e ingegneria nucleare che è la scienza e la tecnica dei reattori. Disponendosi a rientrare nell’industria della produzione di energia elettronucleare, occorre che un paese moderno attui misure concrete per ristabilire un tessuto scientifico compatto e flessibile, a partire da Università ed Enti di ricerca.
Così sarà possibile sin da subito creare utili collaborazioni con l’industria e disporsi ad accumulare le esperienze che consentano di giungere alla prossima generazione di reattori, la tanto citata Generation 4, potendo forse proporre ad altri progetti propri e non dovendo acquistare chiavi in mano all’estero.

I corsi di laurea vanno dunque ripristinati, i Master incoraggiati e, oltre a questo, occorre definire piani concreti per ricerca e sviluppo che, per non rimanere solo di carta, vanno finanziati. Scriviamo cose ovvie, è vero, ma vi è nel Paese una consolidata tradizione di indicazioni ‘a bando’ o con coperture finanziarie irrisorie.
In tal modo non si ottiene nulla. Infine un’annotazione, ben nota agli addetti ai lavori.
L’energia nucleare si caratterizza sul piano economico e produttivo rispetto alle fonti tradizionali per un’incidenza in quota parte assai maggiore dei costi dell’impianto rispetto al costo del combustibile.
Questo può far sì che le ricadute produttive sul tessuto industriale nazionale siano davvero rilevanti. Siano cioè ben altra cosa rispetto a quelle di impianti per usi equivalenti caratterizzati da quote preponderanti di denaro che escono, incidendo negativamente sulla bilancia dei pagamenti, in direzione dei paesi da cui si acquistano i combustibili fossili.
Quest’opportunità, per un Paese ancora incerto sul proprio futuro produttivo e ancora privo dopo un lungo declino di una strategia industriale, andrebbe colta al meglio.
Puntare con decisione su un’unica tecnologia, il caso della Francia insegna, può certo consentire importanti vantaggi, soprattutto a patto di essere i proprietari della tecnologia suddetta.
Il caso italiano oggi è però evidentemente diverso, e un atteggiamento più interlocutorio, anche se entro un quadro dai confini molto chiari, potrebbe forse consentire qualche grado di libertà in più, e qualche maggior beneficio per il tessuto industriale italiano.