Il futuro dell'energia nucleare

Per decenni, in Italia, parlare di energia nucleare è stato un tabù. Dopo i referendum che l'hanno cancellata dal nostro mix energetico, il tema è rimasto ai margini del dibattito pubblico. Oggi però lo scenario sta cambiando: la necessità di ridurre le emissioni di CO₂ e garantire una produzione stabile di energia sta riportando il nucleare al centro della discussione. Anche in Italia, dove il governo ha deciso di esplorare nuove tecnologie per un possibile ritorno all'atomo. Ma di quale nucleare si parla? Quali opzioni sono già disponibili e quali ancora in fase di sviluppo? Gli esperti citano reattori di terza e quarta generazione, "small modular reactor", "advanced modular reactor": che cosa significano queste definizioni? Andiamo con ordine in una miniguida per capire le tecnologie di cui si parla.. I reattori di terza generazione. Rappresentano oggi il riferimento tecnologico per tutte le nuove centrali nel mondo. Non una rottura radicale con il passato, ma un'evoluzione profonda dei reattori di seconda generazione, che costituiscono ancora la gran parte del parco nucleare globale. Come spiega Alessandro Dodaro, direttore del Dipartimento Nucleare di ENEA, la terza generazione nasce da una priorità vitale: portare la sicurezza a un livello mai raggiunto prima. «Questo è possibile», spiega Dodaro, «grazie all'introduzione delle cosiddette "sicurezze passive", cioè sistemi che non hanno bisogno né dell'intervento umano né di fornitura di energia dall'esterno per entrare in funzione». Il riferimento è a uno dei punti più critici nella gestione di un impianto nucleare: la perdita di alimentazione elettrica. «Il blackout è uno dei problemi principali. Se non ho elettricità, ho difficoltà a gestire il reattore. Nei sistemi di terza generazione questo problema viene superato». Come? Con soluzioni semplici ma robuste, «basate su fenomeni fisici», osserva Dodaro, «e quindi non dipendenti da altri fattori esterni. Una mela cade perché la forza di gravità esiste indipendentemente dall'elettricità e questo vale anche per i nuovi sistemi di sicurezza passiva implementati nei reattori di terza generazione». Il raffreddamento del nocciolo in emergenza non è più affidato così a pompe, valvole e controlli attivi, ma a meccanismi automatici: acqua che scende per gravità, fluidi che circolano per convezione naturale, barre di controllo che cadono arrestando la reazione di fissione. Tecnologicamente, i reattori di terza generazione continuano a basarsi sul raffreddamento ad acqua. Una scelta che garantisce affidabilità e una filiera consolidata, ma porta con sé un limite: l'uso poco efficiente del combustibile. «Una volta consumato circa il 10% dell'uranio 235, il combustibile diventa esausto», spiega Dodaro. Il riprocessamento è possibile, ma costoso, e quindi poco praticato.. Oggi i principali modelli si concentrano in tre famiglie. In Europa si è puntato sull'EPR, un reattore di grande taglia realizzato a Olkiluoto (Finlandia) e Flamanville (Francia); Negli Stati Uniti si è sviluppata la famiglia degli AP di Westinghouse; In Asia sono stati costruiti i reattori sudcoreani, entrati in funzione anche a Barakah, negli Emirati Arabi. Il confronto tra questi progetti mette in luce una questione delicata: la perdita di continuità industriale in Occidente. «Coreani, cinesi e russi non si sono mai fermati», osserva. «Hanno continuato a costruire reattori, mantenendo competenze, filiere e organizzazione». Il risultato è che il progetto di Barakah si è chiuso in circa sei anni, addirittura uno in meno rispetto a quanto pianificato. «La centrale era pronta prima del previsto», racconta Dodaro, «e si è dovuto aspettare che il personale completasse il percorso di formazione prima di metterla in funzione». Lo scenario europeo è molto diverso. I cantieri di Olkiluoto e Flamanville, inizialmente previsti in tempi analoghi, si sono invece protratti per decenni, con aumenti di costo enormi. «Europa e Stati Uniti si sono fermati per troppo tempo», spiega Dodaro. «Costruire una centrale nucleare non è una cosa banale. È un po' come un diesel: se lo lasci fermo per anni, poi devi far ripartire la macchina». La difficoltà non è stata tanto tecnologica quanto organizzativa e industriale.. I REATTORI DI TERZA GENERAZIONE. Smr: nuovi, piccoli e modulari. Da qui nasce l'interesse crescente per gli small modular reactor (Smr). «Sono reattori di terza generazione su scala ridotta. Non una nuova tecnologia, ma un nuovo modello di business», chiarisce Dodaro. Diversi progetti sono già in fase avanzata di sviluppo: «modelli certificati dalle autorità di controllo, che potrebbero essere costruiti da subito». Tra questi, il francese Nuward di EDF, lo statunitense NuScale e il britannico Rolls-Royce. «Sono tutti reattori ad acqua, derivati dalla terza generazione, ma progettati fin dall'inizio per essere realizzati in serie». Un primo impianto è già in costruzione in Canada e dovrebbe entrare in funzione nel 2029.. Alla logica della grande centrale si sostituisce quella della serialità. «Il costo di una centrale nucleare sta quasi tutto nella costruzione», osserva Dodaro. «Gestione, esercizio e smantellamento incidono molto meno». Realizzare grandi impianti significa concentrare enormi investimenti in un unico cantiere. Con gli Smr «l'effetto scala viene sostituito dalla serialità: invece di una centrale gigantesca se ne possono realizzare molte più piccole, con componenti standardizzati prodotti in fabbrica e assemblati sul posto». L'obiettivo: ridurre tempi, rischi finanziari e incertezze dei grandi cantieri.. La rivoluzione della quarta generazione. Se la terza generazione rappresenta un'evoluzione orientata alla sicurezza, la quarta introduce un cambiamento più profondo, che riguarda anche l'uso del combustibile e dell'energia prodotta. «I reattori di quarta generazione non sono ancora in dispiegamento», spiega Dodaro, «perché servono risultati tecnologici più avanzati, ma permettono di superare alcuni limiti strutturali dei reattori attuali». Il punto centrale è il sistema di raffreddamento. «Nei reattori di terza generazione il refrigerante è l'acqua, che rallenta i neutroni», dice Dodaro. «Diventano neutroni termici e possono indurre fissione quasi esclusivamente con l'uranio 235». Nella quarta generazione, invece, il refrigerante non rallenta i neutroni, che restano molto energetici. La fissione può così avvenire anche sull'uranio 238, sul plutonio e su altri attinidi (elementi pesanti radioattivi presenti nelle scorie) oggi considerati scarti. Il combustibile viene utilizzato molto più a fondo, senza praticamente lasciare rifiuti radioattivi. Un approccio che ha anche un impatto diretto sul tema della proliferazione delle armi nucleari. Tra i diversi concetti di reattori di quarta generazione in fase di sviluppo, «il programma più avanti in assoluto sembra essere il russo Brest». La Russia non ha mai interrotto la costruzione e la ricerca nel settore nucleare, mantenendo una continuità industriale che oggi si riflette in un vantaggio temporale. In Europa il percorso è più graduale. Un primo sviluppo sono gli advanced modular reactor (Amr), «reattori di piccola taglia raffreddati a metalli fusi», spiega Dodaro. Sono una sorta di "quarta generazione", che permettono di testare materiali, sistemi di raffreddamento e configurazioni del nocciolo su scala ridotta.. L'energia atomica potrebbe tornare in Italia nella prima metà degli anni 2030. Lo scorso ottobre il Governo ha presentato alla Camera un disegno di legge delega sull'energia nucleare sostenibile. Il provvedimento definisce il percorso per valutare il contributo del nucleare avanzato alla transizione energetica e, in particolare, alla decarbonizzazione. I reattori di nuova generazione, come gli Smr e gli Amr, uniscono infatti agli elevati standard di sicurezza la produzione di energia a basse emissioni, utilizzabile anche per la produzione di idrogeno. Percorso a tappe. Con la "legge delega" il Parlamento non autorizza direttamente gli impianti, ma incarica il Governo di scrivere, entro 12 mesi dall'approvazione, le regole vere e proprie. In altre parole, dà il "potere" e le "istruzioni" all'esecutivo per definire la normativa nel dettaglio. Una volta che il Parlamento approverà questa legge cornice, la palla passerà al ministero dell'Ambiente e della Sicurezza Energetica per la stesura dei decreti legislativi attuativi. I decreti dovranno ottenere l'intesa della Conferenza Unificata (quindi l'accordo delle Regioni) e il parere obbligatorio delle Commissioni parlamentari. Solo al termine di questo iter l'Italia avrà le norme per autorizzare nuove centrali nucleari. Il loro complemento richiederà poi alcuni anni, per cui l'avvio operativo del primo impianto potrebbe avvenire entro il 2035.. In questo ambito l'Enea ha un ruolo di primo piano. Grazie alle infrastrutture del Centro Ricerche di Brasimone e Bologna e a competenze sui metalli liquidi mantenute anche durante i decenni di stop del nucleare in Italia, l'ente è partner in tutti i principali progetti europei sui reattori di quarta generazione di piccola taglia. Uno di questi è il programma sviluppato dal consorzio EAGLES, composto da Ansaldo Nucleare, Enea, Raten e Sck Cen, che punta alla realizzazione entro il 2034 di un primo prototipo per testare combustibile e materiali avanzati seguito da un secondo dimostratore pre-commerciale. Il reattore commerciale (EAGLES-300) dovrebbe essere pronto per il 2039. Accanto a questo percorso, c'è il progetto di Newcleo, sostenuto in larga parte da capitali privati e condotto con la collaborazione dell'Enea. «Con loro stiamo lavorando alla realizzazione entro il 2026 di un primo dimostratore non nucleare a Brasimone», spiega Dodaro. Un impianto che utilizza una resistenza elettrica al posto del nocciolo e che sarà in grado di riprodurre il funzionamento di un reattore in tutti i suoi aspetti, tecnologici, termofluidodinamici, di regolazione e controllo. «A valle dei risultati che otterremo», prosegue, «l'obiettivo è realizzare in Francia un primo reattore di potenza da circa 30 MW all'inizio degli anni Trenta e poi passare a taglie da 200-300 MW entro la metà del decennio». Accanto ai reattori al piombo fuso, esistono anche altri filoni di ricerca. Negli Stati Uniti si sta lavorando su reattori raffreddati a sodio o sali di sodio, come il progetto Natrium, sviluppato da Terrapower, una società in cui ha investito anche Bill Gates. «Il sodio reagisce in modo intenso e rapido con aria e acqua», osserva Dodaro. «Ma se gli americani stanno andando avanti su questa strada probabilmente è perché hanno risolto alcune delle criticità che in passato avevano reso questi reattori poco competitivi».. Un ulteriore elemento distintivo della quarta generazione riguarda il modo in cui l'energia prodotta può essere utilizzata, con molti meno sprechi. Quando l'elettricità non è richiesta dalla rete, il calore prodotto dal reattore può essere utilizzato per ricavare idrogeno o per sistemi di accumulo termico. Una differenza sostanziale rispetto ai reattori di terza generazione, pensati principalmente per la produzione continua di elettricità. Ma la vera sfida resta quella tecnologica. «Un conto è gestire grandi masse d'acqua, un conto è movimentare piombo liquido», sottolinea Dodaro. «Le temperature operative arrivano a 600 °C, con requisiti di sicurezza fino a 800 °C. Sono problemi tecnologici, non scientifici, su cui noi stiamo lavorando nei nostri progetti di ricerca», conclude. «E i problemi tecnologici, per loro natura, si risolvono».. I reattori di quarta generazione.