Il nucleare spiegato a chi lo teme

Caro concittadino contrario al nucleare, mi rivolgo a te che nutri perplessità o totale avversione all’energia nucleare, per fornirti qualche elemento misurabile che chiarisca i contorni dei principali aspetti della “filiera” nucleare. Lo faccio perché sono convinto che quando uno conosce davvero il nucleare non lo teme e lo considera un ingrediente fondamentale del mix energetico. E’ successo a me, che votai contro il nucleare al referendum del 1987, spaventato dalle cronache apocalittiche da Chernobyl e dal racconto che le accompagnava dei “gravi problemi del nucleare”, presentato come una tecnologia insostenibile, pericolosa e potenzialmente disastrosa. Sono passati quasi 40 anni e oggi insegno all’Università di Padova Tecnica ed Economia dell’energia e Impianti nucleari a fissione e fusione. E ho capito che tutti quei “problemi” descritti come ostacoli insormontabili sono come un “problema” di matematica a scuola: gli studenti che conoscono l’argomento sono in grado di risolverlo. Per cui ti scrivo per presentartene alcuni, insieme con la soluzione consolidata nel mondo.

Il nucleare è pericoloso. La radioattività è un fenomeno naturale: tutti noi viviamo “immersi” in quella proveniente da elementi radioattivi presenti nel terreno, nelle rocce, nell’acqua, che si somma a quella dei raggi cosmici. La radioattività è invisibile e inodore e per questo può apparire un nemico subdolo; ma sappiamo misurarla con precisione, perciò ne conosciamo il valore di fondo naturale nelle varie regioni del mondo e siamo in grado di misurarla costantemente nelle immediate vicinanze di ogni impianto nucleare. Sappiamo perciò con certezza che durante il funzionamento all’esterno della centrale non si misura alcuna variazione significativa del livello di radioattività rispetto al fondo naturale. Tu ora mi dirai: va bene durante il normale funzionamento, ma in caso di guasto? Hai ragione, dobbiamo parlare anche di questo. Nella storia del nucleare ci sono stati due incidenti seri, dovuti a malfunzionamento di componenti della centrale: Three Mile Island nel 1979 negli Usa e Fukushima nel 2011 in Giappone. Più un evento molto più grave per la quantità di materiali radioattivi rilasciata nell’ambiente, a Chernobyl nel 1986. Quest’ultimo tuttavia non fu provocato da un’anomalia di funzionamento, ma da una manovra deliberata, attuata manualmente dagli operatori per provare una modalità di funzionamento non prevista, dopo aver disattivato i sistemi di sicurezza. Una manovra che mai sarebbe stata fisicamente possibile in alcuno delle centinaia di reattori allora in esercizio nel mondo, fuori dell’Unione Sovietica. Peraltro quel reattore era privo di un edificio di contenimento in grado di evitare il rilascio di materiali radioattivi eventualmente fuoriusciti dal nocciolo.

Tutte le centrali nucleari costruite in America in Europa, in Giappone, e altri paesi del cosiddetto blocco occidentale, hanno invece sempre perseguito l’obiettivo di rendere altamente improbabili rilasci di materiale radioattivo nell’ambiente e, nel caso di rilascio, di minimizzarne la quantità. Per questo sono state da sempre progettate con barriere multiple, a cominciare dal contenitore in acciaio all’interno del quale c’è il nocciolo, per arrivare all’edificio di contenimento, oltre a sistemi ausiliari di sicurezza sempre più ridondanti. Infatti, nel caso degli incidenti di Three Mile Island e di Fukushima, grazie alla dose molto bassa assorbita dalla popolazione, non vi furono vittime da radiazioni. Invece a Chernobyl, ce ne furono: alcune dopo pochi giorni, soprattutto tra il personale e i pompieri intervenuti per spegnere l’incendio della grafite, altre negli anni successivi. In tutto, le vittime accertate furono 60. Vi fu anche una ricaduta radioattiva, particolarmente importante nelle aree più vicine alla centrale, in Ucraina, Russia e Bielorussia, che, secondo le autorità sanitarie internazionali potrebbe essere responsabili di non più dello 0,002 per cento dei decessi per tumore attesi negli 80 anni successivi all’incidente. La ricaduta interessò anche l’Europa, ma in dosi molto basse: oggi sappiamo che in Italia la dose media annua assorbita fu pari allo 0,5 per cento del fondo naturale e la metà di quella dovuta ai raggi cosmici, durante un volo di sola andata da Roma a New York. Eppure, a causa di questo fummo l’unico paese europeo che fermò immediatamente le proprie centrali nucleari e interruppe il Piano Energetico Nazionale che prevedeva di costruirne 10. E lo facemmo – me compreso – sull’onda emotiva cavalcata da tutti i partiti politici, tranne i Repubblicani.

Oggi, in un moderno reattore di terza generazione, la probabilità di rilascio di una quantità significativa di materiale radioattivo nell’ambiente è dell’ordine di 10 alla meno 7. A te probabilmente questo numero non dice molto, ma esprime una probabilità più bassa di quella che tu, uscendo di casa, rimanga vittima di un meteorite che ti caschi in testa. Con la differenza che il rilascio radioattivo verso l’ambiente non farebbe vittime. E’ per questo che le vittime causate dall’intera filiera del nucleare, a parità di energia prodotta, sono bassissime, le più basse tra tutte le tecnologie elettriche che conosciamo, a pari merito con l’energia solare. Questo forse ti sorprenderà, ma ti ricordo che purtroppo in ogni settore industriale capitano incidenti mortali e la produzione dell’energia elettrica non fa eccezione. E se la pericolosità del nucleare è uno dei motivi che ti spinge ad essere contrario, sappi che in Italia, i tre grandi incidenti occorsi in impianti di produzione di energia idroelettrica (Gleno, Molare e Vajont) hanno fatto 2.530 vittime; il che porta solo in Italia il tasso di mortalità a 0,68 decessi per TWh prodotto, ben 23 volte di più di quelli del nucleare, che sono 0,03 a livello mondiale. Sappi anche che le filiere del gas e del petrolio hanno un tasso di mortalità quasi 100 e 1000 volte maggiore del nucleare. Eppure noi continuiamo a usare energia idroelettrica, gas e petrolio, poiché – giustamente – riteniamo i benefici che ne derivano largamente superiori ai rischi.

Non sappiamo come gestire le scorie. Una centrale nucleare produce rifiuti radioattivi con diversa “intensità” e “durata” nel tempo. Infatti, a differenza dei rifiuti tossici chimici, prodotti in molti settori industriali, quelli radioattivi rimangono tossici per un tempo limitato, perché l’emissione di radiazione è proprio dovuta al processo di decadimento di un materiale radioattivo verso un materiale stabile. Per questo i rifiuti sono convenzionalmente classificati in rifiuti a bassa, media e alta attività. Rifiuti a bassa e media attività sono prodotti anche negli ospedali, nelle industrie e in molti settori di ricerca. Per farti un esempio, quando arriva a fine vita il macchinario (si chiama ciclotrone) usato nei reparti di radio-medicina dei nostri maggiori ospedali per confezionare radio-farmaci per la cura dei tumori, i metalli sono attivati e vanno gestiti come rifiuti radioattivi, analogamente alle guaine metalliche del combustibile nucleare. I rifiuti a bassa e media attività vengono compattati e inseriti in fusti metallici all’interno dei quali sono immobilizzati con cemento. Poi vengono smaltiti in un deposito di superficie, dotato di ulteriori barriere in cemento, dove rimangono per 2-300 anni, finché la radioattività scompare. Depositi così ve ne sono molte decine nel mondo, e in nessuno di essi c’è mai stato alcun problema di rilascio di radioattività. Dobbiamo costruirlo anche in Italia, in una delle oltre 50 aree idonee, già individuate da oltre 10 anni. Mi domanderai: perché non lo abbiamo ancora costruito? perché alla politica, magari non a tutta, ma a una larga parte, è mancato sinora il coraggio di spiegare come sto cercando di fare ora io con te. Assecondare e cavalcare le paure porta evidentemente più consenso che stimolare la ragione. Se ci pensi, chi asseconda le tue paure ti manca di rispetto, perché in fondo ti considera incapace di ragionare.

Rifiuti ad alta attività e lunga vita, detti in gergo “scorie”, sono invece peculiari delle centrali nucleari. In un moderno reattore di terza generazione, essi sono appena lo 0,7 per cento del combustibile nucleare esaurito. Tuttavia, quando si riprocessa il combustibile esaurito viene di norma separato il 95 per cento costituito da uranio e plutonio (riutilizzabili) dal 5 per cento che contiene quello 0,7 per cento. Pertanto il 5 per cento diventa rifiuto ad alta attività e lunga vita. Prendiamo per esempio una centrale nucleare da 1000 MW, che genera l’energia elettrica per 2 milioni di famiglie: ogni anno essa produrrà 800 kg di rifiuti ad alta attività e lunga vita. Nei sui 85 anni di vita utile (60 garantiti dal costruttore più 25 dopo la possibile estensione) la centrale ne produrrà un volume pari a un cubo di lato 1,5 metri.

In realtà questi rifiuti vengono inglobati in una matrice vetrosa per impedire ogni contatto con l’ambiente e poi inseriti in robusti contenitori metallici, così il volume cresce, ma resta estremamente ridotto. I rifiuti di questo tipo vanno smaltiti in un deposito geologico. La Finlandia è oggi l’unico paese ad averlo completato, a 400 metri di profondità nella roccia granitica dell’isola di Olkiluoto. Lì i rifiuti rimarranno confinati nel granito e in migliaia d’anni perderanno progressivamente la loro attività, sino ad arrivare a quella dell’uranio naturale, che proprio dal granito viene estratto. Il deposito geologico finlandese è costato circa 4 miliardi di euro, e inciderà per meno di 4 millesimi di euro per ogni kWh prodotto dalle centrali finlandesi. Ti starai chiedendo: dobbiamo costruirlo anche in Italia? La risposta è che possiamo decidere di costruirne uno in Italia, e ci sono aree idonee anche per questo, ma poiché i volumi sono piccoli, non sarebbe economicamente conveniente realizzarne uno in ogni paese europeo: per questo la direttiva europea consente che più paesi membri ne costruiscano uno in comune, che potrebbe essere in Italia o altrove.

Come vedi, sappiamo perfettamente come gestire in totale sicurezza, per gli operatori e la popolazione, a costi che impattano pochissimo sul costo dell’energia, i rifiuti radioattivi di ogni categoria. Seguendo procedure standardizzate, condivise e codificate a livello internazionale, alle quali tutti gli operatori nel mondo si attengono rigorosamente. Magari fosse così per tutti i rifiuti industriali!

In Italia non ci sono aree idonee per le centrali. Già negli anni 80 del secolo scorso avevamo individuato un gran numero di aree, lungo le nostre coste o nei pressi di grandi fiumi. Oggi di centrali ne bastano sette o otto, ciascuna con più reattori. E non abbiamo alcuna difficoltà a individuare i siti, a cominciare da quelli delle ex centrali nucleari, ma anche di alcune di quelle a carbone. In Italia abbiamo sempre considerato idonee aree nelle quali, in caso di sisma, l’accelerazione attesa sia da 10 a 15 volte minore di quella poi misurata in Giappone nel 2011, che non provocò alcun danno strutturale in tutte le centrali interessate, alcune delle quali sono già state riavviate e altre lo saranno a breve. E per quanto riguarda la protezione da inondazione, abbiamo sempre costruito le nostre centrali su rilevati in cemento armato che le rendono immuni da ogni rischio. E così faremo con le nuove. Mi chiederai: ma i residenti in quelle aree sono d’accordo? Ti posso rispondere che, per quanto ti ho scritto sinora, non hanno alcun motivo oggettivo per non esserlo. Spero che avranno modo di leggere questa lettera. Anzi, se ne conosci qualcuno, ti prego di inoltrargliela.

In realtà le centrali nucleari servono per le bombe. Questo in realtà accadeva 30 anni fa. Dal combustibile esaurito è certamente possibile estrarre plutonio. Solo che in una centrale attuale, di seconda generazione, e ancor più in quelle di terza, gli elementi di combustibile rimangono nel nocciolo da 4,5 a 6 anni; e se pure li si volesse estrarre in anticipo, il tempo minimo di permanenza sarebbe da 1,5 a 2 anni. Dopo un tempo così lungo il plutonio ricavato dal riprocessamento del combustibile esaurito è buono solo per la produzione di ulteriore combustibile, perché è composto da una miscela di plutonio-239, plutonio-240, ecc., con il plutonio-239 che non supera il 55-60 per cento. Invece per la bomba serve plutonio-239 puro al 95 per cento. In passato in alcuni reattori moderati a grafite era possibile inserire ed estrarre elementi di combustibile senza spegnere il reattore. Così alcuni rimanevano nel nocciolo per pochi giorni, in modo che l’uranio venisse convertito in plutonio- 239, ma non ci fosse il tempo affinché una parte significativa di plutonio-239 assorbisse un neutrone per diventale plutonio-240. Oggi il plutonio da bomba è prodotto in siti militari, con piccoli reattori dedicati.

L’uranio è poco e viene da aree problematiche. Cominciamo col dire che la fissione di 1 kg di uranio libera l’energia di 15.000 barili di petrolio. Quindi di uranio ce ne basta poco ed è facile costituire scorte per alcuni anni. Le risorse identificate, recuperabili fino a un prezzo di 260 dollari/kg, ammontano a circa 8 milioni di tonnellate. Poiché la domanda mondiale ammonta a circa 60.000 tonnellate/ anno, il rapporto tra le risorse identificate e la domanda ammonta a 130 anni. E ciò che conta è questo rapporto. Infatti non avrebbe senso cercare nuove risorse di uranio, se non a fronte di un aumento significativo della domanda. E’ sempre stato così, per tutte le risorse minerarie. Mi chiederai: dove sono localizzate queste risorse? Il 58 per cento si trovano in quattro Paesi: Australia, Kazakhstan, Canada e Namibia.

L’uranio vieni oggi estratto da rocce che ne contengono non più dello 0,5 per cento. Ma le riserve più grandi si trovano in realtà negli oceani: 4 miliardi di tonnellate, sebbene in concentrazione molto basse, che rendono l’estrazione particolarmente inefficiente. Tuttavia, studi recenti, condotti in Giappone e Cina, hanno messo a punto sistemi di estrazione basati su assorbenti polimerici innovativi, che a regime potrebbero consentire di estrarlo a costi compresi da 100 e 300 dollari/kg. Va detto che per la elevatissima resa energetica dell’uranio, se il prezzo fosse 500 dollari/MWh, invece dell’attuale prezzo di 150, il costo di 1 kWh nucleare aumenterebbe di 5 millesimi di euro. Prima di usarlo in centrale, l’uranio va arricchito. Su questo aspetto, l’Unione Europea è ben messa, infatti possiede già oggi una capacità di arricchimento seconda (anche se non di molto) solo a quella russa; ma soprattutto possiede anche tutto il know-how necessario per ampliarla per far fronte alla crescente richiesta che verrà dai nuovi programmi nucleari nei paesi membri.

Per il nucleare ci vorrebbe troppo tempo e costerebbe troppo. L’evidenza di quanto avviene ed è avvenuto nel mondo è molto chiara: i tempi di costruzione dei reattori dipendono dall’esperienza operativa maturata e dalla serialità della costruzione. Ad esempio, tra il 1973 e il 1991, la Francia avviò la costruzione di 56 reattori, in media a poco meno di quattro mesi di distanza uno dall’altro, impiegando per la costruzione in media sei anni e quattro mesi. A distanza di 30 anni In Cina, tra il 2006 e il 2020 è stata avviata la costruzione di ben 46 reattori, in media uno ogni quattro mesi, con un tempo medio di costruzione di sei anni. Persino leggermente inferiore di quello francese, nonostante i reattori siano più evoluti e più complessi, specie per il maggior numero di dispositivi di sicurezza. Ti faccio notare che tra i 46 reattori sono inclusi due EPR, come quello di Flamanville in Francia e di Olkiluoto in Finlandia, due degli appena tre collegati in rete in Europa negli ultimi 25 anni dei 115 totali entrati in servizio nel mondo. E per la costruzione dei due EPR cinesi (due reattori su 46 avviati in 15 anni), sono bastati meno di nove anni, contro i 16 anni di Flamanville ed Olkiluoto. Per di più chi ha acquisito pratica e serialità, costruendo molti esemplari dello stesso modello, è in grado di replicare i risultati anche all’estero. E’ il caso della Corea del Sud dove, tra il 1993 e il 2013, è stata avviata la costruzione di 17 reattori, per i quali il tempo medio di costruzione è stato di cinque anni e nove mesi; e grazie a questa pratica, la coreana KEPCO ha poi dimostrato la capacità di esportare tanto tecnologia quanto capacità di gestione, realizzando negli Emirati Arabi Uniti, la centrale di Barakah, dotata di quattro reattori di terza generazione, ciascuno costruito in otto anni, a distanza di un anno uno dall’altro.

Mi chiederai: come mai in Europa abbiamo smesso di costruire reattori, lasciando ad altri il primato? Beh: gli errori si pagano. Ti spiego meglio: costruire un reattore nucleare da 1.000 MW richiede un investimento importante, dell’ordine di 6 miliardi di Euro, ma poi quel reattore è in grado di lavorare per almeno 60 anni, e, con una facile estensione di vita, anche 85. Inoltre dopo che l’investimento iniziale è stato ammortizzato, cioè dopo i primi 30 anni, il costo dell’energia cala in modo considerevole, perché è dato solo dai costi operativi e di combustibile (circa 32 euro/MWh, secondo l’Agenzia Internazionale dell’energia) cui dopo l’estensione di vita vanno aggiunti 10 euro/ MWh. La fase delicata sono quindi i primi 30 anni. Durante i quali il costo dell’energia dipende molto da quanta quel reattore riesce a immetterne in rete. Infatti, tecnicamente un reattore di terza generazione è in grado di lavorare a potenza costante per 8.200 ore. Ma se solo solare ed eolico sono esentati a livello Ue dalla disciplina degli aiuti di stato, solo loro possono essere agevolati in ogni modo, incassare lauti incentivi (oltre 1.000 miliardi di euro in Ue negli ultimi 20 anni) e di fatto godere di priorità di dispacciamento, lasciano alla centrale nucleare il rischio di non lavorare come potrebbe per il 94 per cento delle ore, ma per esempio per il 65 per cento, con aumento del costo dell’energia, rischio che fa inevitabilmente aumentare il tasso di sconto e di conseguenza accresce ulteriormente il costo, come stupirsi che quasi nessuna utility abbia scelto di costruire una centrale nucleare e tutte abbiano preferito investimenti in solare ed eolico sostanzialmente privi di rischi? Questo è successo in Europa egli ultimi 20 anni.

Ma due anni fa è intervenuto un cambiamento sostanziale: il nucleare di terza generazione è entrato nella lista delle tecnologie sostenibili per la transizione energetica, dove prima solo le rinnovabili trovavano spazio. E sono sicuro che tu troverai strano che il nucleare, che nel ciclo di vita emette appena 6 grammi di CO2 per kWh, e non ha bisogno di batterie che pure hanno un’impronta carbonica, ne fosse escluso, mentre fosse dentro il fotovoltaico che certamente ha emissioni molto minori dei fossili, ma comunque otto volte maggiori del nucleare. Ma così è andata per 20 anni.
Ora, facendo bene i conti, considerando che anche una centrale nucleare potrà essere remunerata con contratto a prezzo fisso per tutta l’energia generata e potrà per questo beneficiare di tassi di sconto simili a quelli delle centrali eoliche (5-6 per cento), l’energia nucleare costerà 70-80 euro/MWh per i primi 30 anni di esercizio; 32 euro/MWh per i successivi 30 e 42 euro/MWh per ulteriori 25. Esattamente come avverrebbe se potessimo costruire oggi una nuova centrale idroelettrica a bacino.

Prima iniziamo a costruirle, prima avremo disponibile una flotta che produca con continuità circa la metà del fabbisogno elettrico. E l’altra metà sarà prodotta da idroelettrico, geotermico, solare, eolico e batterie. Così finalmente il prezzo dell’energia elettrica non dipenderà più da quello del gas e ci serviranno meno reti, meno batterie e meno surplus di generazione e dunque le bollette saranno circa la metà di quel che sarebbero se lo stesso risultato volessimo conseguirlo con solo rinnovabili. Quando io imparai queste cose, con i numeri, compresi l’abisso tra narrazione ed evidenze empiriche ed analitiche. E ora lo dico a te: fidati dei numeri, come feci io. E non aver paura di cambiare idea, perché come diceva Churchill, “chi non cambia mai idea non cambia niente mai”.