NUCLEARE DI NUOVA GENERAZIONE: I REATTORI A PIOMBO - Energia
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TECNOLOGIA di Marco Ciotti*, Ettore Ruberti**, Jorge L. Manzano***
NUCLEARE DI NUOVA
GENERAZIONE: I REATTORI
A PIOMBO
The sustainability characteristics of an especial Generation IV nucle- Nonostante che il 27% della ge-
ar reactor are discussed. This lead cooled fast reactor has intrinsic nerazione elettrica europea e l’11%
safety features, produces a negligible amount of long life heavy di quella mondiale siano di origine
nucleare, negli ultimi decenni que-
radioactive elements, needs little natural resources and has a high sta fonte di energia è stata messa
energetic efficiency; all these confer to it the highest sustainability in discussione, ben prima degli in-
scores. This reactor is the best candidate to reduce CO2 emissions cidenti nei reattori di Chernobyl e
and to supply electricity in a programmable way, with negligible Fukushima, innescando dei timori
carbon and pollution emissions, employing natural resources availa- nell’opinione pubblica e la messa
ble by millennia in many countries. in dubbio della sua sostenibilità
ambientale ed economica (1).
L’articolo analizza le caratteristiche di un particolare tipo di reattore Lo scopo di questo articolo è for-
nucleare di IV generazione, quello veloce raffreddato a piombo. nire una versione divulgativa del più
ampio lavoro presentato alla Confe-
Questo reattore, grazie alle sue caratteristiche di sicurezza intrinse- renza internazionale ICONE-22 e
ca, alla generazione trascurabile di scorie ad alta radiotossicità e pubblicato, dopo revisione, nei suoi
lunga vita, al limitato fabbisogno di risorse naturali e all’alta resa atti (Ciotti et al. 2014a). Ciò al fine di
energetica, possiede caratteristiche tali da poter essere collocato dimostrare, in modo maggiormen-
tra le fonti di generazione elettrica maggiormente sostenibili. Risulta te argomentato, che la sostenibilità
pertanto il candidato più idoneo per ridurre le emissioni inquinanti dell’energia nucleare sarà notevol-
mente migliorata grazie ai reattori
e clima-alteranti, assicurando al contempo la fornitura di elettricità di quarta generazione (noti con la
programmabile con risorse naturali disponibili per millenni e reperi- sigla Gen. IV) a spettro neutroni-
bili in moltissimi paesi. co veloce e, in particolare, quelli
N
raffreddati a piombo e alimentati
egli ultimi decenni tramite un ciclo del combustibi-
la sostenibilità delle le adiabatico. Questi impianti, sia
azioni umane è di- per le caratteristiche concettuali
ventata un argomen- del loro progetto, sia per i materiali
to centrale, sia nelle impiegati, presentano caratteristi-
tematiche affrontate dalla maggior che di sicurezza intrinseca tali da
parte dei politici, sia nelle preoc- poter sostanzialmente escludere
cupazioni dell’opinione pubblica. rilasci di radioattività all’esterno
Esiste una vasta letteratura sul dell’edificio reattore; inoltre, il loro
concetto di sostenibilità; per com- combustibile può anche provenire
pletezza, bisogna aggiungere che dalle scorie degli attuali reattori
vi sono anche degli approcci critici commerciali, senza produrne di
(fortemente minoritari in Europa) nuove, assicurandone la completa
al quadro ideologico sottostante sostenibilità del ciclo.
* ENEA, Centro Ricerche Casaccia
il concetto di sostenibilità (Taylor I reattori Gen. IV hanno caratte-
marco.ciotti@enea.it 2002) che considerano intrinseca ristiche migliorate, anche rispetto
** ENEA, Centro Ricerche Santa Teresa la capacità dei sistemi produttivi di agli attuali reattori termici com-
*** ENEA, Centro Ricerche Frascati autoregolarsi. merciali raffreddati ad acqua, di
68ENERGIA 4/2016
sostenibilità ambientale anche in 2013), è stato concepito nell’ambito lazioni mostrano che, se il 25% di
relazione al rapporto tra energia del progetto LEADER (Lead-cooled tutta la richiesta elettrica italiana
utilizzata ed energia prodotta – European Advanced DEmonstrator del 2013 (317 TWh) fosse stato as-
noto come EROI, Energy Return Reactor) del settimo programma sicurato da LFR, solo 950 g di MA
On Energy Invested – e nella mino- quadro EURATOM (3). Tale reatto- e 18 kg di Pu sarebbero stati confe-
re emissione di gas serra. re è stato disegnato per funzionare riti ai siti di stoccaggio; cosicché,
adiabaticamente e rappresenta la se si utilizzassero i contenitori pre-
filiera di riferimento, su scala in- visti per il deposito geologico di
1. IL REATTORE ADIABATICO dustriale, tra i reattori raffreddati Yucca Mountain (Stati Uniti), il cui
a piombo, per una possibile politi- volume è di circa 10 m3, in ciascu-
Nei reattori veloci il contenuto ca europea di produzione energe- no di essi si potrebbero stoccare
energetico estraibile dalla stessa tica che sia sostenibile nel lungo le scorie generate durante cinque
quantità di combustibile fresco ri- periodo. Per tale progetto, suppo- anni di produzione di energia elet-
spetto ai reattori termici è di circa nendo di raggiungere un grado di trica nucleare. A questi andrebbero
due ordini di grandezza superiore. efficienza nel riprocessamento del aggiunti i prodotti di fissione (106
Di conseguenza, a parità di energia combustibile del 99,9%, già otte- kg/TWhe), che non rappresentano
elettrica prodotta, diminuiscono di nuta a livello di laboratorio, un particolari difficoltà di stoccaggio
tale fattore sia la quantità di mine- irraggiamento di 100 GWd/t (4) e a causa della loro emivita molto
rale utilizzato, sia quella di scorie un’efficienza nella conversione del più breve.
prodotte. calore del 40%, il quantitativo di Per renderci conto degli ordini
Inoltre, le speciali proprietà neu- scorie transuraniche destinate allo di grandezza in gioco, confrontia-
troniche del piombo consentono di stoccaggio è di 0,012 kg/TWhe per mo queste quantità con la CO2 che
progettare un nocciolo che mantie- gli MA e di 0,227 kg/TWhe per il Pu dovrebbe essere immagazzinata
ne nell’intero arco di vita le quanti- (Artioli et al. 2010). Questo quanti- per una produzione equivalente
tà di plutonio (Pu) e di attinidi mi- tativo di MA, da conferire in depo- di energia elettrica con impianti
nori (MA) (2) a valori costanti. Tale siti geologici, è dovuto alle perdite alimentati mediante combustibili
caratteristica consente di definire che avvengono durante il riproces- fossili.
questo reattore come adiabatico, a samento, mentre il reattore adia- È chiaro che le possibili conse-
causa del suo ciclo di combustibile batico non produce nuovi MA. È guenze derivanti dai radionuclidi
praticamente chiuso. Solo i pro- doveroso paragonare questi valori ad alto livello di radiotossicità, in
dotti di fissione e le perdite causate con quelli di un reattore nucleare caso di incidente severo, non pos-
dal riprocessamento devono essere di terza generazione (Gen. III) in sono essere paragonate a quelle
inviati agli impianti di stoccaggio un ciclo aperto standard, pari a 3,0 causate dalla CO2. Va ricordato co-
(Fig. 1). Ciò comporta un volume e 26,1 kg/TWhe di MA e Pu rispet- munque che questo composto è un
trascurabile di scorie prodotte e la tivamente. gas asfissiante a partire da una con-
conseguente drastica diminuzione In Ciotti et al. (2014b) si analizza centrazione nell’aria dell’8-10%, e
sia del calore generato nel deposi- in dettaglio uno scenario in cui si pertanto non scevro dalla possibi-
to, che della radiotossicità a lungo ipotizza una graduale introduzio- lità di generare uno scenario in-
termine. L’unico combustibile da ne di reattori veloci raffreddati a cidentale di vaste proporzioni; un
aggiungere durante la vita del reat- piombo (noti con la sigla inglese esempio degli effetti devastanti del
tore è l’uranio naturale, impoverito LFR, Lead Fast Reactor) in sosti- rilascio di grosse quantità di ani-
o recuperato. tuzione di quelli termici nei paesi dride carbonica si è avuto a segui-
Un progetto di reattore al piom- dell’area balcanica e in Italia, de- to dell’improvvisa emersione dai
bo, l’European Lead-cooled Fast terminando gli effetti sull’entità fondali del Lago Nyos (Chad) di
Reactor (ELFR) (Frogheri et al. di transuranici prodotti. Le simu- una massa di questo gas a seguito
di uno smottamento avvenuto nel
Fig. 1 - CONCETTO DI REATTORE NUCLEARE ADIABATICO 1986, evento che provocò la morte
per soffocamento di almeno 1.700
Prodotti di persone (Rice 2004).
fissione Considerando che sono in di-
Uranio Perdite scussione sistemi di accumulo di
naturale grandi quantità di CO2 in depositi
Fabbricazione Reattore Riprocessamento Stoccaggio scorie sotterranei, o sotto la superficie di
bacini di acqua, un tale incidente
Uranio
impoverito Attinidi è certamente da tenere in conside-
Uranio Plutonio minori razione.
La CO2 prodotta per TWhe varia
Fonte: Grasso et al. (2013). da 0,5 mil. tonn. per un impianto
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a gas naturale a circa 1 mil. tonn. Tab. 1 - EROI FINALE PER DIVERSE FONTI DI minate configurazioni, di generare
per un impianto a carbone; pertan- GENERAZIONE DI ELETTRICITÀ il proprio combustibile.
to, per produrre un quarto del con- Fonte di generazione EROI finale Va segnalato che l’introduzione
sumo di energia elettrica in Italia Carbone 30 dei reattori veloci porterebbe an-
con combustibili fossili si genera- Eolica 16 che un incremento della sostenibi-
Fotovoltaica 4-7
no circa 40-80 mil. tonn. di CO2, a lità degli impianti di Gen. III, giac-
Gas CCGT 28
25 °C e ad 1 atm; ciò corrisponde a Idroelettrica 40-250 ché il loro EROI sarebbe migliora-
un volume rispettivamente di 22,5 Nucleare IV generaz. (reattore a piombo) 199 to; i primi, infatti, sono in grado di
e 45 mld. m3. Naturalmente il gas Nucleare III generazione 106 produrre più combustibile di quan-
Solare termodinamico 17-21 to ne consumino, offrendo così la
può essere compresso con consu-
Fonte: Weissbach et al. (2013).
mo rilevante di energia e con con- possibilità ai reattori ad acqua di
seguente aumento della quantità di funzionare con un combustibile
CO2 per unità di elettricità immes- l’energia finale ricavata e l’energia che ha un minor costo energetico.
sa in rete. La compressione, fino finale investita (R 3 secondo Rotty Gli EROI degli impianti a com-
alla liquefazione, ridurrebbe il vo- et al. 1975), per diversi fonti di ge- bustibili fossili, in uno scenario
lume a circa 100 mil. m3. Oltre alla nerazione di elettricità (5). energetico decarbonizzato, subi-
CO2 andrebbero studiate strategie Diverse variabili concorrono ranno, al contrario, un notevole
di immagazzinamento e separazio- alla determinazione dell’EROI nel- peggioramento a causa del consu-
ne dall’ambiente per gli altri com- le centrali nucleari: la loro durata, mo di energia necessario per l’im-
posti dannosi come le ceneri e altri il loro fattore di carico, il grado magazzinamento della CO2 (seque-
gas prodotti dalla combustione, in di purezza dei minerali da dove si stro, compressione e/o liquefazio-
parte dispersi nell’ambiente. estrae l’uranio, il livello d’irraggia- ne, trasporto tramite condotti e
Va anche segnalato che un mix mento del combustibile, l’efficien- stoccaggio in depositi sotterranei/
energetico che comprenda impian- za nella conversione dell’energia subacquei, etc.). In conclusione,
ti funzionanti sia con combustibili termica in elettrica, l’energia ne- possiamo valutare favorevolmente,
fossili con tecniche di sequestro e cessaria a costruire e smantellare anche prendendo in considerazio-
immagazzinamento (CCS), che con la centrale e, infine, la tecnologia ne le stime meno positive, il bilan-
energie rinnovabili (intermittenti), di arricchimento dell’uranio. Ri- cio energetico dei reattori Gen. IV,
aumenta la richiesta di metalli (Sn, guardo quest’ultima, nel passato paragonabile alle migliori presta-
Mo, Al, Fe, etc.) (Kleijn et al. 2011, l’arricchimento avveniva tramite zioni degli impianti idroelettrici e
UNEP 2013), con un peggioramen- il processo di diffusione, tecnica superiore a tutte le altre fonti.
to netto dell’impronta energetica già abbandonata da qualche tempo
sulla catena alimentare. in favore dell’arricchimento me- 1.2. Emissione di gas serra
diante centrifugazione; tecnologia
1.1. Valutazione del rapporto quest’ultima che ha permesso di Negli ultimi decenni è aumenta-
tra energia consumata ridurre di 40 volte il consumo di ta la preoccupazione, sia da parte
ed energia prodotta energia del processo. della popolazione, che da parte
Rispetto ai reattori raffreddati ad delle istituzioni nazionali e inter-
Come già menzionato l’EROI è acqua il reattore adiabatico a piom- nazionali, circa gli effetti provo-
un parametro fondamentale nella bo non comporta consumi energeti- cati sul clima dai prodotti emessi
valutazione della sostenibilità am- ci per l’arricchimento del combusti- nell’atmosfera durante la combu-
bientale: esso rappresenta il vero bile, invece al suo posto compaiono stione. I rappresentanti degli Stati
indicatore dell’efficienza energeti- i consumi per il solo riprocessa- presenti alla Conferenza sul Clima
ca, anche se spesso ci si concentra mento del combustibile che, insie- di Parigi (COP 21) del dicembre
solo sull’efficienza finale di utiliz- me agli altri contributi, fa sì che 2015 hanno ribadito con forza gli
zo, senza percepire che questo è l’EROI finale dei reattori a piombo impegni precedentemente adottati
solo l’ultimo anello di una lunga sia di 199 (Murray et al. 2011). e destinati a ridurre le emissioni di
catena. L’EROI dei reattori veloci è mag- gas serra nel prossimo futuro. L’U-
Per confrontare i diversi risultati giore rispetto a quello dei reattori nione Europea intende abbassare
disponibili in letteratura, va pre- di terza generazione, in ragione: il livello delle emissioni domestiche
cisata quale definizione di questa – dell’aumento dell’efficienza almeno del 40% rispetto a quelle
grandezza è stata adoperata, giac- della conversione energetica, otte- del 1990 entro il 2030, e dell’80%
ché ne esistono almeno quattro ac- nuta grazie alla temperatura del entro il 2050. Tutti gli scenari ener-
cezioni diverse; Rotty et al. (1975) refrigerante molto più elevata; getici proposti per raggiungere tale
forniscono una chiara definizione – dei livelli di bruciamento del obiettivo prevedono un notevole
per ognuno di questi modi di inten- combustibile più spinti; incremento dell’uso dell’elettrici-
dere l’EROI. Nella Tab. 1 si mostra – della peculiarità dei reattori tà, con un significativo contributo
l’EROI finale, che è il rapporto tra veloci di essere in grado, in deter- dalle fonti intermittenti di energia
70ENERGIA 4/2016
rinnovabile (ERI) (European Com- utilizzo mediante strumenti indi- – variabili finanziarie (quali tas-
mission 2011). pendenti dalla produzione; si di interesse, tasso minimo di
Le fonti ERI, quali il fotovoltaico – necessità di migliorare la capa- rendimento finanziario, accessibi-
e l’eolico, possono contribuire ad cità di variare rapidamente la po- lità al credito, etc.).
abbassare le emissioni di gas serra tenza erogata; La valutazione dei costi per i
connesse alla produzione elettrica; – potenziamento della rete di di- reattori di quarta generazione raf-
ma un qualunque mix di produzio- stribuzione per connettere le zone freddati a piombo è strettamente
ne necessita di una riguardevole di generazione con le zone di con- associata a quella dei reattori raf-
frazione di fonti programmabili, sumo a causa della localizzazione freddati ad acqua di terza genera-
in grado di coprire a ogni istante prevalente delle fonti intermittenti zione, in ragione della somiglianza
la differenza tra richiesta e gene- in alcune aree geografiche per lo degli impianti; pertanto di seguito
razione. Come riportato dall’In- più a bassa industrializzazione; sono analizzati i costi per questi
tergovernmental Panel on Climate – miglioramento tecnologico del- reattori e messi a confronto con i
Change (Schlömer et al. 2014), tra la gestione della rete per prevenir- costi delle altre fonti di energia.
le fonti di produzione elettrica di- ne gli sbilanciamenti. Come già accennato, sono state
sponibili oggi sul mercato, gli at- In particolare, per quanto con- escluse dal confronto le fonti non
tuali reattori nucleari commercia- cerne gli impianti nucleari si sono programmabili, principalmente per
li sono caratterizzati da livelli di aggiunte ulteriori fonti di incertez- i loro diversi fattori di carico rispet-
emissione tra i più bassi in termini za, elencate di seguito: to a qualsiasi fonte programmabi-
di g CO2 eq/kWh, come mostrato – forti oscillazioni dei prezzi del- le. Un eventuale confronto con le
nella Tab. 2, dove sono elencati i le materie prime; ERI andrebbe fatto abbinandole ad
valori presenti in letteratura delle – ulteriori modifiche impiantisti- appropriati sistemi di immagazzi-
emissioni per tutte le fonti energe- che rivolte a incrementare i livelli namento dell’energia che, qualora
tiche programmabili e non. Infatti, di affidabilità dei sistemi di sicu- fossero realizzabili, le collochereb-
sebbene esista una forte variabilità rezza, risultate dalle esperienze bero più che mai fuori mercato. La
nei valori trovati dai diversi autori maturate dopo gli eventi di Fuku- loro inclusione nella comparazione
per tutte le fonti, si osserva che in shima; aprirebbe comunque un dibatti-
termini di CO2 equivalenti le emis- – lunghi ritardi nei tempi di co- to che va oltre le finalità di questo
sioni delle centrali nucleari si col- struzione di alcuni impianti per al- articolo. In secondo luogo, tenuto
locano tra quelle più ridotte. cuni costruttori (ma non per altri), conto della necessità di rispettare i
dovuti alla maggiore complessità parametri di Kyoto e di asseconda-
1.3. Sostenibilità degli impianti stessi e alla perdita re le direttive europee, si è scelto di
economica di expertise, determinata quest’ulti- eseguire il confronto solo tra fonti
ma dal lungo periodo di pausa nel- con un livello ridotto di emissio-
La sostenibilità economica del la costruzione di impianti nucleari; ni, considerando tra queste anche
nucleare deve essere valutata in
confronto alle altre fonti energeti- Tab. 2 - EMISSIONI DI CO2 EQUIVALENTI DA DIVERSE FONTI DI ELETTRICITÀ (1) DISPOSTE
che con caratteristiche compara- SECONDO LA MEDIANA DECRESCENTE (g CO2 eq /kWh)
bili di dispacciabilità e di livelli di Minimo Mediana Massimo
emissione di gas serra. Per queste Tecnologie disponibili
Carbone (carbone polverizzato) 740 820 910
tipologie di impianti, in particolare
Biomasse (co-combustione) 620 740 890
idroelettrici, geotermici, a combu- Gas (cicli combinati) 410 490 650
stibili fossili con CSS e biomasse, Biomasse (impianto dedicato) 130 230 420
le valutazioni economiche sono in- Solare fotovoltaico (utility) 18 48 180
fluenzate da diversi livelli di incer- Solare fotovoltaico (domestico) 26 41 60
Geotermia 6 38 79
tezza, causati da: Solare termodinamico 8,8 27 63
– fluttuazione del costo dei com- Idroelettrico 1 24 2200
bustibili; Eolico offshore 8 12 35
– incertezze sulla tecnologia dei Nucleare (2) 3,7 12 110
Eolico onshore 7 11 56
processi di sequestro e di imma-
Tecnologie in fase pre-commerciale
gazzinamento della CO2; CCS carbone (polverizzato) 190 220 250
– imprevedibilità dell’effettivo CCS carbone (IGCC) 170 200 230
fattore di carico, determinato dalla CCS gas (ciclo combinato) 94 170 340
percentuale di potenza intermit- CCS carbone (ossicombustione) 100 160 200
Energia marina 5,6 17 28
tente installata con priorità di di-
(1) Includendo gli effetti sull’albedo della terra, cioè la frazione della radiazione solare incidente sulla terra
spacciamento; riflessa nello spazio.
– remunerazione di impianti tra- (2) Le emissioni per un reattore a piombo sono valutabili tra 2 e 58 g CO2 eq/kWh, con una mediana di 6,4.
dizionali a bassa percentuale di Fonte: Schlömer et al. (2014).
71ENERGIA 4/2016
le fonti fossili che si avvalgono di Fig. 2 - COSTO DELLA PRODUZIONE DELL’ENERGIA sicurezza passiva Gen. III. In ogni
tecniche di CSS, a dispetto della ELETTRICA PER DIVERSE FONTI PROGRAM- caso, anche ipotizzando un costo
MABILI(1) (doll./MWh)
difficoltà di valutare la quantità di addizionale del 10%, dovuto alla
CO2 sequestrabile e i relativi costi tecnologia innovativa, la sostenibi-
EUROPA
associati a causa dell’immaturità lità economica di questi impianti si
della tecnologia CCS. dimostra raggiungibile.
Il rapporto periodicamente redat-
to dall’International Energy Agen- 0 50 100 150 200 250 1.4. Esternalità
cy e dalla Nuclear Energy Agency
dell’OECD (IEA e NEA 2015), ba- Per avere un quadro completo
sato sui costi reali degli impianti sui costi dell’elettricità vanno an-
ASIA
in funzione, è un’accurata e affi- che considerate le esternalità. Da
dabile fonte per analizzare l’anda- un approfondito studio sui costi
mento dei costi dell’elettricità nelle 0 50 100 150 200 250 dell’energia nucleare (D’haesele-
diverse regioni del mondo e per le er 2013) – effettuato per incarico
diverse tecnologie di produzione. della Direzione Generale Energia
STATI UNITI
Dall’analisi di Fig. 2, che mostra dell’Unione Europea e per il quale
un’elaborazione dei dati di questo sono stati analizzati un centinaio
rapporto per un tasso di sconto del di lavori e interpellati i principali
7%, si conclude che: 0 50 100 150 200 250 attori del settore in Europa – emer-
– i costi di produzione dell’e- Gas Carbone Nucleare Mediana
ge che i costi delle esternalità as-
lettricità sono strettamente legati sociate al funzionamento di una
alla corrispondente area geografi- (1) Si noti la forte variabilità tra le diverse zone geografiche.
centrale nucleare sono nell’ordine
Fonte: nostre elaborazioni su dati IEA e NEA (2015).
ca: la mediana del costo dell’ener- di 2 euro/MWh, notevolmente bas-
gia nucleare varia da circa 44 doll./ impegni di decarbonizzazione del si se confrontati con quelli di altre
MWh per i paesi asiatici, passando Paese, nel prossimo decennio l’u- fonti programmabili; ad esempio,
per 78 doll./MWh negli Stati Uniti nica fonte programmabile disponi- nel caso del carbone, i costi delle
e superando gli 84 doll./MWh nei bile risulta essere quella nucleare esternalità di funzionamento rag-
paesi europei; (DBEIS 2016) (7). giungono i 31 euro/MWh.
– nel 2014 il costo dell’energia Nell’ambito del progetto LEADER, D’haeseleer riporta come costo
prodotta con il nucleare era il sono stati anche valutati i costi di totale delle esternalità determina-
più basso rispetto alle fonti fos- produzione di energia elettrica per te dell’incidente di Chernobyl un
sili tranne negli Stati Uniti per il un reattore al piombo (Roelofs e valore di 360 mld. euro (in moneta
gas (6). Vazquez 2013), successivamente ul- 2005). Inoltre segnala, come conse-
Una valutazione autorevole dei teriormente dettagliati e aggiornati guenza della forte diversità tra di-
costi futuri di generazione dell’e- (Ciotti e Manzano 2014). I risultati versi autori nel determinare i costi
lettricità è contenuta nel rapporto danno un costo di 82 euro/MWh, di eventuali nuovi incidenti nuclea-
annuale sulle previsioni della spe- con una gamma di variabilità tra ri, la necessità di condurre nuovi
sa energetica degli Stati Uniti (EIA 62 e 110 euro/MWh, assumendo un studi. I costi per Fukushima sono
2015), i cui dati sono riportati in tasso di sconto del 7%. Da queste stati stimati in 150 mld. doll. (in
Tab. 3. valutazioni preliminari si può trar- moneta 2014) («The Japan Times»
Recentemente il Regno Unito ha re la conclusione che, sia il costo 2014). Va notato che questi importi,
stipulato un contratto per la co- per unità di potenza installata, sia per entrambi gli incidenti, se ripor-
struzione di due centrali della filie- il costo dell’elettricità dei reatto- tati all’energia totale prodotta da
ra EPR, garantendo al costruttore ri LFR sono dello stesso ordine di fonte nucleare, fanno aumentare il
un prezzo di acquisto dell’energia grandezza rispetto a reattori con costo delle esternalità al massimo
elettrica di 92,5 sterline/MWh (113 di alcuni euro per MWh.
doll./MWh) per 35 anni, superio- Tab. 3 - COSTO DELL’ELETTRICITÀ PER
DIVERSE FONTI DI ENERGIA
re del 19% al costo di produzione (doll./MWh)
riportato in Tab. 3; tale accordo è Levelised Cost per
2. CONCLUSIONI
stato criticato da numerosi osser- Tipo di impianto impianti entranti
vatori e scelto come argomento in esercizio nel 2020 In questo articolo sono stati di-
dagli assertori della non sosteni- A carbone (tecnologie avanzate con CCS) 144,4 scussi i diversi aspetti della sosteni-
bilità economica dell’energia nu- A gas (cicli combinati avanzati con CCS) 100,2 bilità dei reattori veloci refrigerati
Nucleare (tecnologie avanzate) 95,2
cleare. Si noti comunque che il Geotermico 47,8
a piombo. Il nuovo approccio con-
Department for Business, Energy A biomasse 100,5 cettuale applicato nella loro pro-
& Industrial Strategy del Regno Idroelettrico 83,5 gettazione, basato su principi in-
Unito dichiara che, per onorare gli Fonte: nostre elaborazioni su dati EIA (2015). novativi, assicura caratteristiche di
72ENERGIA 4/2016
sicurezza intrinseca che riducono impianti al vertice delle stime. Gli a livello di ricerca, vanno persegui-
drasticamente il livello di rischio odierni reattori nucleari sono già te con lo stesso impegno. Il reatto-
di questa tipologia di reattori. competitivi rispetto alle altre fonti re adiabatico LFR costituisce una
La significativa riduzione della energetiche, mentre l’estrapolazio- delle alternative. I reattori veloci
quantità di scorie prodotte e del ne del confronto, a lungo termine, raffreddati a piombo sono attual-
loro livello di radiotossicità con- presenta innumerevoli incertezze. mente i migliori candidati per rag-
ferisce ai reattori a piombo un Il costo addizionale degli LFR, ri- giungere l’obiettivo della riduzione
maggior grado di sostenibilità. spetto ai reattori a sicurezza pas- delle emissioni e rappresentano
L’ottimizzazione del ciclo del com- siva Gen. III+, è stato valutato in una valida scelta per sostituire gli
bustibile, con il raggiungimento in dettaglio nell’ambito del progetto attuali reattori commerciali, una
pratica della sua chiusura, basata LEADER ed è stato stimato nell’or- volta che questi abbiano esaurito il
sul concetto di reattore adiabatico, dine del 10%. loro ciclo vitale.
diminuisce notevolmente l’impatto L’obiettivo di ridurre drastica- Un’adeguata informazione sui
ambientale e pone le basi per ri- mente le emissioni di gas serra rischi reali e i benefici connessi a
considerare l’accettabilità dell’op- prima della metà del secolo, ci co- tutte le fonti di energia per consen-
zione nucleare da parte dell’opinio- stringe a valutare il ricorso a nuove tire ai cittadini una scelta serena,
ne pubblica. tecnologie di produzione elettrica consapevole ed eticamente corretta
Le previsioni sugli EROI per in grado di raggiungere questo tra- fra le diverse opzioni energetiche è
i reattori Gen. IV in confronto a guardo e che, al contempo, assicu- auspicabile.
tutte le altre tipologie a emissio- rino l’erogazione di energia a basso
ne ridotta di CO2 pongono questi costo. Tutte le opzioni ipotizzabili, Casaccia (Roma), Novembre 2016
NOTE
(1) Il contributo del nucleare a livello mondiale era del 19 % nel GWd/t (GigaWatt-day/tonnellata) che denota quanta energia per
1991; negli anni successivi la produzione di elettricità nucleare è unità di massa di combustibile (espressa in tonnellate) è stata
aumentata raggiungendo un massimo nel 2006 (con un 30% circa estratta (1 GWd equivale a 86,4 . 1012 Joule).
in più rispetto al 1991), ma il suo peso percentuale è diminuito (5) Le definizioni degli EROI primario e finale (R 2 e R 3) sono:
giacché la quantità di elettricità totale prodotta è passata da 10.617
R 2 = EOutEL/EInEL + EInTH /w e R 3 = EOutEL/EInEL + EInTH
TWh nel 1991 a 22.433 TWh nel 2014, incrementi coperti maggior-
mente con l’impiego di carbone e gas (dalle statistiche della Banca dove EOutEL è l’energia elettrica prodotta dal sistema, EInEL e EInTH
Mondiale elaborate nel sito goo.gl/yD45zC). sono le energie elettriche e termiche consumate dal sistema, e w
(2) Questi elementi, appartenenti al gruppo dei transuranici, è il costo della conversione da energia termica in elettrica (5 3)
sono i maggiori responsabili della radiotossicità di lungo periodo. (Rotty et al. 1975).
Sono detti transuranici gli elementi chimici con numero atomico (6) I costi dell’elettricità prodotta con energia nucleare sono
maggiore di 92; i più importanti nella fisica dei reattori nucleari minori dei costi dell’elettricità prodotta con energie rinnovabili
sono il plutonio e gli attinidi minori: nettunio, americio e curio. intermittenti (perfino senza considerare i costi di bilanciamento
(3) Le ricerche teoriche e sperimentali sul piombo come fluido provocati da queste) come riportato nelle figure ES1 e ES2 del ci-
termovettore condotte dall’ENEA, da diverse Università e da in- tato rapporto.
dustrie italiane hanno dato un contributo significativo al proget- (7) Valutazioni economiche puntuali, relative a tale impianto
to LEADER (che è stato coordinato dell’Ansaldo Nucleare). Il sito e alle strategie di decarbonizzazione intraprese dal Regno Unito,
goo.gl/wO3bZw offre una esaustiva descrizione di queste ricerche. saranno oggetto di un articolo specifico in preparazione da parte
(4) Il livello di utilizzo del combustibile nucleare è espresso in degli autori.
73ENERGIA 4/2016
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