I vantaggi del nucleare per produzione di potenza elettrica e calore

L’energia nucleare torna al centro dell’agenda politica e industriale italiana, in un momento in cui la transizione energetica impone scelte concrete e non più rinviabili. Qui di seguito analizzo i principali vantaggi dell’energia nucleare per usi pacifici, articolati nei sei ambiti che ritengo fondamentali: produzione energetica, sicurezza, costi, sostenibilità, impatto ambientale e sviluppo. 

Produzione energetica 

L’intensità di produzione dell’uranio è 100.000 volte l’energia prodotta da un combustibile fossile, a parità di peso. La produzione energetica nucleare è continua, con un funzionamento “a tavoletta” con il 90% di fattore di carico tutto l’anno. In questo modo assicura la stabilità della rete elettrica grazie alle macchine rotanti ad alta inerzia, che evitano oscillazioni di rete, di frequenza e blackout. La programmabilità (una centrale nucleare può modulare la sua potenza su richiesta) permette di coprire sia carico di base sia punte di carico, che in Italia oscillano da 30 a 60 GWe. L’integrazione, poi, con le FER (fonti energetiche rinnovabili) dà stabilità a tutto il sistema energetico compensando l’intermittenza delle fonti rinnovabili. La cogenerazione di elettricità e calore aumenta enormemente i rendimenti di entrambi. Il calore consente la dissalazione (processo chimico-fisico che rimuove il sale, e altri minerali, dall’acqua) di grandi quantità di acqua di mare, attraverso processi osmotici (l’acqua viene spinta ad alta pressione attraverso membrane semipermeabili che bloccano le molecole di sale). La produzione di idrogeno è centinaia di volte superiore a quella ottenibile da sistemi elettrolizzatori a fotovoltaico, con costi cinque volte inferiori. Inoltre, il calore nucleare supporta la produzione di fertilizzanti e di materiali nelle industrie energivore (vetro, ceramica, alluminio, acciaio, ecc.) e potrebbe alimentare la rete di teleriscaldamento, che si ottiene dal calore co-generato insieme alla produzione elettrica, di intere città come Helsinki. 

Sicurezza 

I reattori nucleari dell’attuale generazione garantiscono elevati standard di sicurezza attraverso strumenti fondamentali: sistemi di sicurezza intrinseca, che utilizzano fenomeni naturali come la circolazione naturale e la gravità, e cinque barriere di contenimento, che rendono i moderni sistemi di terza generazione praticamente immuni da incidenti severi. La radioprotezione e il monitoraggio ambientale, che nascono insieme con la scienza nucleare, proteggono il personale e la popolazione da qualsiasi rischio da radiazioni. L’esperienza accumulata conta oggi circa 20.000 anni-reattore, il che vuole dire 400 reattori che hanno funzionato per 50 anni. La mortalità per energia nucleare a scopi civili, per KWh prodotto, risulta la più bassa tra tutte le fonti energetiche, nonostante i tre noti incidenti. 

Costi 

L’esempio delle quattro centrali di Barakah realizzate negli Emirati Arabi Uniti dimostra che il costo di costruzione di una centrale nucleare da 1000 MWe ammonta a un miliardo di euro per anno di costruzione: nei tempi tecnici previsti di quattro anni, il costo complessivo è di quattro miliardi di euro. Il costo del KWh da centrale nucleare è pari a un terzo di quanto paghiamo oggi in Italia per KWh delle centrali termoelettriche alimentate a gas di fornitura estera, il cui prezzo oscilla tra 50 e 100 Euro/MWh in funzione dei fattori geopolitici. La vita di un impianto nucleare, costruito oggi, è di almeno cento anni. Negli ultimi 20 anni di vita, avendo ammortizzato completamente i costi di costruzione ed esercizio, porta una notevole riduzione del costo del KWh prodotto. Oggi, accanto alle centrali di grande scala già realizzate e funzionanti nel mondo, gli Small Modular Reactors (SMR) costituiscono soluzioni più economiche per produzioni energetiche più limitate e specifiche per consumi locali. 

Sostenibilità 

La sostenibilità a lungo termine è assicurata con i reattori di quarta generazione, secondo i principi dell’economia circolare, che estendono la possibilità di utilizzo dell’energia nucleare fino ad almeno ulteriori 3000 anni, nell’eventualità che la fusione nucleare non si realizzi nei tempi auspicati. Questi reattori minimizzano, inoltre, l’estrazione di uranio e riducono drasticamente sia i volumi dei rifiuti radioattivi sia la vita media di questi. È inoltre in fase di studio avanzato la produzione, dai residui del ciclo nucleare, di radiofarmaci e sorgenti di radiazione per industria e medicina. All’interno di un’economia circolare, dal combustibile irraggiato si potrebbero ricavare numerosi radioisotopi (varianti instabili di elementi chimici che emettono radiazioni trasformandosi in elementi stabili) per usi non energetici in medicina (dove le radiazioni nucleari sono ampiamente usate in radiodiagnostica e radioterapia), industria e ricerca, con costi molto inferiori rispetto a quelli prodotti con acceleratori di particelle. Infine, è possibile la conversione nucleare di materiale fissile militare bruciando, nei reattori nucleari, uranio e plutonio immagazzinato nelle testate atomiche e negli arsenali, producendo così elettricità: un processo già realizzato attraverso il programma USA-URSS “Megaton to Megawatts” negli anni 1990-2010. 

Impatto ambientale 

Il volume dei rifiuti nucleari, rapportato ai TWh prodotti dall’impianto, è estremamente ridotto grazie all’elevata intensità energetica specifica del combustibile nucleare: in Italia, tutti i rifiuti nucleari occuperebbero l’area di un campo di calcio, un milione di volte inferiore a quello dei rifiuti convenzionali e speciali. Inoltre, a differenza del rifiuto chimico, il rifiuto nucleare decade nel tempo, raggiungendo progressivamente il livello di radioattività ambientale. L’energia nucleare permette inoltre la completa decarbonizzazione della produzione energetica, con emissioni zero di inquinanti chimici e gas ad effetto serra. Richiede, inoltre, un’occupazione minima del suolo per GW installato, migliaia di volte inferiore a quella di un parco eolico, o fotovoltaico, a parità di potenza erogata. 

Sviluppo 

L’energia nucleare permette e sostiene lo sviluppo industriale, consentendo, a una Nazione come l’Italia, di rigenerare la propria industria nucleare e non nucleare. La costruzione di una centrale elettronucleare genera un indotto di 16 livelli di commesse in tutti i settori dell’ingegneria. L’esercizio degli impianti porta sviluppo sociale e occupazionale: intorno agli impianti nucleari si sviluppano sistemi di viabilità, laboratori scientifici e tecnologici, parchi energetici, con ricadute significative sui livelli di vita e sull’ occupazione locale. A tutto questo si aggiungono la digitalizzazione, l’elettrificazione della nostra società e la necessità di alimentazione elettrica e termica dei Data Center per l’AI. Solo gli impianti nucleari permettono di alimentare tutto questo, sostenendo una crescita esponenziale dei consumi energetici. 

Conclusioni 

In conclusione, la tassonomia europea, la neutralità tecnologica, la transizione energetica ed ecologica, le richieste delle numerose COP internazionali, la crescita e la competitività degli altri Paesi, ci richiedono assolutamente di ritornare all’uso dell’energia nucleare come negli anni 1960-80. La Legge Delega, approvata dalle Commissioni di Camera e Senato è fondamentale, ma ad essa va unito uno sforzo industriale e sociale per la implementazione reale dei provvedimenti legislativi.