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Semaforo verde per l'energia nucleare in Europa
Ora che l'energia nucleare è "tornata prepotentemente all'ordine del giorno", per usare le parole del primo ministro britannico Tony Blair, Georges Van Goethem della DG Ricerca della
Ora che l'energia nucleare è "tornata prepotentemente all'ordine del giorno", per usare le parole del primo ministro britannico Tony Blair, Georges Van Goethem della DG Ricerca della Commissione europea, responsabile di fissione nucleare e radioprotezione, ha rilasciato un'intervista al Notiziario CORDIS in cui si è soffermato sui nuovi approcci nei confronti della sicurezza nella progettazione delle centrali a fissione nucleare. Ha fornito alcune indicazioni sorprendenti sulle credenziali verdi dei reattori nucleari di quarta generazione, il cui lancio come prototipi è previsto addirittura per il 2020.
"La sicurezza nucleare europea è oggetto di ricerca dal 1957, dai tempi del trattato EURATOM", afferma Van Goethem. Il trattato in questione è stato uno dei pilastri dell'Unione europea, e i due concetti sono pertanto cresciuti insieme nell'arco di quasi 50 anni.
"Negli anni cinquanta e sessanta, le basi su cui poggiava la sicurezza europea erano costituite dalla strategia cosiddetta "difesa in profondità". L'esempio che meglio illustra tale strategia sono le bambole russe o le bucce di cipolla", spiega. I reattori erano custoditi all'interno di tre pareti sigillate, l'ultima delle quali era l'ampia struttura a cupola che normalmente si tende ad associare alla centrale nucleare. "L'approccio consisteva nell'individuare degli 'incidenti base di progetto' e nel proteggersi dai medesimi", osserva.
"Si tratta di un approccio deterministico, studiato per combattere eventi ipotetici", aggiunge. L'utilizzo di dispositivi ausiliari di sicurezza per garantire la protezione rende l'energia nucleare molto simile all'aeronautica. "Noi però andiamo oltre, per proteggere il materiale radioattivo. Ogni strato è contraddistinto da ridondanza e diversità. Ad esempio, i sistemi idraulici ed elettrici, ma questo approccio è tuttora molto deterministico".
Negli anni settanta la sicurezza si è orientata verso un approccio misto "deterministico-probabilistico", "in quanto non è possibile prevedere tutti gli eventi del caso peggiore. Ciò implica la necessità di scomporre le aree in piccole parti e di chiedersi che cosa accadrebbe in caso di anomalia di ciascun componente. Esiste un altro sviluppo interessante nella progettazione della sicurezza nucleare; la prevenzione e il contenimento. Fino a Chernobyl, sceglievamo la prevenzione tramite la progettazione. Adesso andiamo oltre e progettiamo al fine di mitigare le conseguenze. Pertanto, aggiungiamo caratteristiche tecniche tanto da eliminare 'praticamente' tutte le conseguenze possibili dei casi peggiori", afferma.
Georges Van Goethem ha fatto un raffronto con l'industria automobilistica. "Negli anni cinquanta e sessanta la sicurezza delle autovetture non era poi così male, ma oggi abbiamo molto di più: ABS, airbag, cinture di sicurezza, tutti dispositivi che attenuano le conseguenze dell'anomalia. Attualmente, per noi il sistema deve comprendere la sicurezza passiva intrinseca. Ad esempio, se è presente una sorta di degrado grave del nocciolo, i controlli attivi potrebbero prevedere l'utilizzo di milioni di galloni di acqua per sommergere il nocciolo. I controlli passivi sottraggono tale caratteristica all'operatore o al dispositivo di sicurezza e fanno sì che i serbatoi si svuotino automaticamente, il che significa assenza completa di interventi o di sistemi elettrici, e ricorso alla semplice forza di gravità: è questa la sicurezza passiva".
Altri sistemi passivi potrebbero utilizzare gas compresso o molle per azionare i sistemi, ma l'aspetto importante è l'assenza dell'intervento umano o del ricorso a energia esterna. In tal caso la sicurezza nucleare diventa improvvisamente d'attualità e si sovrappone al concetto di protezione da incidenti, in quanto tali sistemi passivi saranno efficaci in caso di attacchi volontari.
è impossibile parlare di sicurezza nucleare ignorando lo spettro di Chernobyl. Georges Van Goethem ci tiene a spiegare perché Chernobyl rappresenta una lezione ormai consolidata. "A Chernobyl erano stati commessi due errori di progettazione essenziali: il primo era la mancanza di una terza barriera, uno standard in tutte le progettazioni comunitarie e non. Nel 1979, il disastro di Three Mile Island negli Stati Uniti ha rappresentato anch'esso un incidente molto grave, ma la progettazione comprendeva la terza barriera (l'edificio di contenimento in cemento) e i danni sono rimasti confinati all'interno, quindi non è fuoriuscito nulla.
"Il secondo difetto era che Chernobyl funzionava sulla base dell'anello di retroazione positiva. Quasi tutti i macchinari industriali si basano sull'anello di retroazione negativa, per cui in mancanza di intervento si fermano". Si può paragonare all'andare in bicicletta: se si smette di pedalare, la bicicletta finisce per fermarsi e si cade. Lo stesso dovrebbe accadere nel reattore: se non si interviene, si chiude. A Chernobyl è successo il contrario e il nocciolo ha accelerato.
Al progetto di Chernobyl mancavano i freni. Le progettazioni a retroazione negativa comprendono una specie di freno naturale in caso di avaria.
Tale semplice caratteristica, vale a dire ridurre la potenza quando il reattore viene abbandonato, è la norma per tutte le progettazioni comunitarie e non. "Tutti i vecchi reattori sovietici RBMK [stile Chernobyl] sono stati aggiornati, e le altre progettazioni sovietiche sono sicure. L'approccio della retroazione negativa è efficace anche contro gli attacchi volontari, in quanto riduce le probabilità di eventi catastrofici", precisa.
Georges Van Goethem è pienamente convinto della sicurezza dell'energia nucleare attuale. "Tuttavia, andrebbe costantemente migliorata. Si tende sempre a chiedere per quale motivo vadano apportati miglioramenti: non è già abbastanza sicura? Ogni settore necessita di aggiornamenti costanti in termini di sicurezza, prestazioni, protezione da incidenti, progettazione".
La sicurezza dei materiali nucleari è disciplinata dall'Agenzia internazionale per l'energia atomica (AIEA). L'AIEA ha concettualizzato idee quali "difesa in profondità", il modello di sicurezza degli anni cinquanta. Con il materiale fissile, "Sono previste misure tecniche nella progettazione degli impianti, affiancate da strumenti politici e giuridici. Il trattato dell'AIEA contiene le misure giuridiche", specifica Van Goethem.
Il trattato di non proliferazione nucleare è stato firmato per la prima volta nel 1968. Ad oggi è stato sottoscritto da 188 paesi, e nel 1995 è stato rinnovato a tempo indeterminato e incondizionatamente dall'ONU. Il trattato si propone di limitare la diffusione delle armi nucleari e di contenere il numero delle armi esistenti attraverso un disarmo graduale. Disciplina inoltre il materiale che può essere utilizzato per la fabbricazione di nuove armi.
"Gli ispettori dell'AIEA possono venire a svolgere i loro controlli in qualsiasi momento, per assicurarsi che il materiale venga utilizzato esclusivamente a scopo pacifico. Tale quadro giuridico garantisce la sicurezza della centrale nucleare e l'assenza di minacce", afferma Van Goethem.
Dall'11 settembre 2001, la sicurezza dei materiali radiotossici ha scalato rapidamente la classifica delle priorità. "Dobbiamo rendere sicuro tale materiale, per fare in modo che non venga maneggiato da nessuno, terroristi compresi. Nel processo standard di ritrattamento del combustibile esaurito, si procede all'estrazione e alla separazione dell'uranio e del plutonio, una pratica che ormai non viene più accettata, in quanto favorirebbe i terroristi. In futuro non verrà più effettuata la separazione degli attinidi. Se gli attinidi non vengono separati dal carburante, quest'ultimo non può essere utilizzato per le armi. Ciò presuppone nuove progettazioni di ritrattamento e fabbricazione del combustibile".
Probabilmente è questa la tappa più affascinante del viaggio verso l'energia nucleare. Nel mondo esistono ancora alcuni reattori nucleari di prima generazione, progettati negli anni cinquanta e ormai vicini alla fine del loro ciclo di vita. La maggior parte dei reattori è di seconda generazione, si tratta cioè di sistemi sviluppati negli anni Settanta in risposta alla crisi petrolifera, che sono più sicuri ma anche molto più efficienti.
In Europa, due reattori di terza generazione hanno ricevuto l'autorizzazione. Si tratta di progettazioni European Pressurised Reactor (EPR, reattore europeo ad acqua pressurizzata), che possono utilizzare come combustibile sia il plutonio sia l'uranio (MOX). Il primo è in fase di realizzazione a Olkiluoto (Finlandia) ed entrerà in funzione nel 2009. Il secondo ha ricevuto l'autorizzazione di costruzione a Flamanville (Francia). Sono in corso altre progettazioni di terza generazione in Giappone.
Secondo Georges Van Goethem i reattori di terza generazione sono temporanei, servono a colmare la carenza di energia fino a quando non verranno portati a termine i reattori di quarta generazione come parte della miscela di energia, una posizione adottata dall'UE nell'ultimo Libro verde sull'energia. "I reattori di quarta generazione bruceranno combustibile composto da uranio, plutonio e tutti gli altri attinidi in una volta sola. Il processo prevede la combustione di tutti gli isotopi a vita lunga e altamente radioattivi, senza lasciare nulla che possa essere sfruttato dai terroristi; è il riciclaggio completo degli attinidi", dichiara.
Le conseguenze riguarderebbero l'intero settore. Il materiale altamente radiotossico verrà riciclato per produrre nuovo combustibile che potrà essere bruciato e diventare molto più sicuro. Si tratta della tecnologia del "reattore a neutroni veloci", una versione aggiornata e molto più potente dei reattori autofertilizzanti veloci sperimentali.
"Il combustibile bruciato può essere continuamente riciclato, eliminando i materiali a vita lunga e altamente tossici, e producendo come residui solo materiali a vita breve e con un livello basso di tossicità. I siti di deposito sotterraneo continueranno a essere necessari, ma le scorie saranno molto meno radioattive e di quantità molto inferiore, fino a 1.000 volte in termini di dimensioni. Questo è il nucleare sostenibile, che non si trasforma in onere per le generazioni future", spiega Van Goethem.
La progettazione del reattore presenta alcuni effetti collaterali bizzarri che potrebbero avere implicazioni globali. "Il reattore di quarta generazione in questione produrrà anche elettricità e calore a temperature molto elevate, un fattore che potrebbe essere sfruttato per processi industriali; è la cogenerazione nucleare. Un'idea è l'eventuale realizzazione della società dell'idrogeno. Come sarà possibile produrre quantità sufficienti di idrogeno? L'incremento del consumo di idrogeno potrebbe raggiungere livelli superiori di 1.000 volte agli attuali. Come si può fare in modo ecologico e compatibile con Kyoto?", chiede.
L'idrogeno è senza dubbio un combustibile pulito, che produce come residuo solo acqua. Tuttavia, esistono pochi metodi puliti ed economici per la produzione di idrogeno. I combustibili fossili vengono spesso "piroscissi" a temperature elevate per liberare sia l'idrogeno sia il carbonio; in alternativa viene sottoposta a piroscissione l'acqua, per liberare ossigeno e idrogeno. Entrambi i processi necessitano di calore per la piroscissione industriale, calore che proviene inevitabilmente da una fonte di combustibile fossile. Alcune tecnologie, tra cui l'energia solare termica concentrata, forniscono i mezzi verdi per piroscindere i combustibili fossili e creare idrogeno, ma la tecnologia è ancora agli inizi e le quantità di idrogeno prodotte finora sono limitate.
"I reattori di quarta generazione potrebbero rappresentare una soluzione. Le temperature del reattore sono così alte, da 900 a 1.000 gradi centigradi, da essere sufficienti per la "piroscissione" dell'acqua senza l'utilizzo del carbonio. Gli impianti di piroscissione verrebbero realizzati sul sito, ma al di fuori della centrale nucleare. L'idrogeno potrebbe essere generato tramite elettrolisi ad alte temperature (HTE), una tecnologia pulita e presumibilmente più sicura della semplice piroscissione a calore", spiega.
I reattori di quarta generazione hanno scatenato l'immaginazione di molte personalità di alto livello. "Il ministero statunitense dell'Energia ha avviato un programma internazionale che comprende tra gli altri Regno Unito, Francia ed EURATOM, per collaborare in materia di ricerca coordinata, in maniera analoga a ITER [progetto di reattore sperimentale termonucleare internazionale]. Si tratta di un accordo ad altissimo livello intergovernativo, il Forum Internazionale Generazione IV (GIF). Si prevedono sei sistemi o progettazioni a fissione nucleare. Il primo prototipo, il reattore ad altissima temperatura (VHTR) potrebbe essere pronto nel 2020, ma gli altri sistemi dovranno verosimilmente attendere il 2040. I reattori di terza generazione sono ancora necessari per colmare tale divario", spiega.
Le centrali di quarta generazione, oltre a essere impiegate per la piroscissione dell'acqua al fine di ottenere l'idrogeno, prezioso, potrebbero essere utilizzate per la desalinizzazione, per le raffinerie di petrolio e anche per tecniche di trattamento del catrame di petrolio viscoso, estratto in Canada. Georges Van Goethem ritiene che prima del sopraggiungere dell'economia all'idrogeno, sarebbe opportuno privilegiare i combustibili sintetici quale fase intermedia. "La società del petrolio ha bisogno di altri carburanti. Per il momento, occorre pensare a una fase intermedia, ad esempio ai carburanti sintetici. L'idrogeno non è scevro da pericoli, ma siamo disposti a confrontarci su questo con l'industria", dichiara.
Van Goethem conviene sul fatto che la riabilitazione dell'energia nucleare dopo Chernobyl è stata lenta. è tuttavia convinto che l'opinione pubblica si stia convertendo all'energia nucleare, soprattutto perché ambientalisti autorevoli quali James Lovelock si sono espressi apertamente a favore del nucleare. "La gente si sta convincendo del fatto che non c'è alternativa. Sta cambiando idea. Un sondaggio recente dell'Eurobarometro commissionato dalla DG Tren [Trasporti e energia] ha rilevato che le persone sarebbero più disposte ad accettare l'energia nucleare se venisse risolto il problema della gestione delle scorie. I reattori di quarta generazione potrebbero risolvere tale problema. L'EURATOM sta reagendo ai timori pubblici, soprattutto in materia di sicurezza, protezione dagli incidenti e sostenibilità del nucleare", osserva.
Van Goethem ritiene che l'energia nucleare sia sicura e che sia l'elemento trainante dello sviluppo futuro. "La sicurezza è ora un processo sistemico. Negli anni cinquanta era più un processo lineare, ma i sistemi ora interagiscono e un sistema c'è", ha affermato. La sicurezza è integrata nella progettazione dei reattori, ed ha guidato lo sviluppo di questa nuova tecnologia.
Approfondimenti: Forum Internazionale Generazione IV Sondaggio Eurobarometro su scorie nucleari Euratom
Fonte: (30/06/2006)
Pubblicato in Ecologia e Ambiente
Tag:
nucleare
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