ENERGIA E NUCLEARE

Alcune questioni che riguardano il problema energetico.
Innanzitutto, le fonti rinnovabili. Mi pare ci sia accordo generale sul fatto che vadano incentivate al massimo, almeno:
- il solare termico (riscaldamento diretto per esposizione ai raggi del sole del fluido, quasi sempre acqua)
- il fotovoltaico (generazione di energia elettrica per esposizione al sole di particolari materiali)
- l’eolico (generazione di energia elettrica mediante turbine che ruotano per effetto dell’azione del vento)
C’è poi il capitolo delle rinnovabili come bio-combustibili. In sostanza, la produzione mediante coltivazione, di prodotti in grado come tali, o per fermentazione, di fornire combustibili. Qui, c’è un’obiezione importante, legata ai limiti delle superfici coltivabili. Ciò che potrebbe accadere, e pare sia in parte già avvenuto, che tali coltivazioni vadano a rimpiazzare le coltivazioni necessarie per l’alimentazione umana. Sarebbe cioè un modo da parte del mondo sviluppato di fregare (ancora una volta) i poveri della terra, togliendo loro il cibo per ottenere il combustibile che a noi serve. Una versione compatibile potrebbe essere di tipo marginale, utilizzando residui che si ottengono già dalle coltivazioni ad uso prevalentemente alimentare, oggi sprecate.
E’ possibile con le tre fonti rinnovabili citate, escludendo quindi i bio-combustibili, far fronte ai bisogni energetici? Certamente no, non almeno ai livelli di consumo energetico anche dieci volte più ridotti degli attuali.
Questa limitatezza oggi ipotizzabile per le energie rinnovabili viene utilizzata come motivazione per il nucleare.
Cosa possiamo dire oggi del nucleare?
- Sicurezza degli impianti: oggi soddisfacente per impianti piccoli e a neutroni termici (vedi sotto)
- Il problema delle scorie non ha tuttora alcuna soluzione reale (sicurezza insufficiente)
Vorrei qui affrontare il problema economico, e dovrò perciò chiarire preliminarmente alcuni aspetti tecnici.
Come si produce in un reattore nucleare l’energia? L’energia si ottiene mediante un processo nucleare chiamato “fissione nucleare”, cioè rottura del nucleo: in sostanza un nucleo atomico grande, per azione di neutroni, si scinde in due pezzi più piccoli e, la cosa che poi interessa, un certo numero di neutroni e una certa quantità di energia: è cioè un processo fortemente esotermico. I neutroni sono un prodotto fondamentale della fissione perché debbono garantire la continuità del processo: visto che la fissione viene indotta dal bombardamento con neutroni, è necessario che quelli originalmente utilizzati si mantengano costanti nel tempo. Se crescessero, si potrebbe innescare una reazione a catena, come nelle bombe atomiche, se decrescessero, il reattore si spegnerebbe.
Il tipo di combustibile nucleare, cioè il tipo di atomi da fissionare, dipende essenzialmente dalla velocità media dei neutroni. Da questo punto di vista, si sono sviluppate due distinte tecnologie, quella a neutroni termici, e quella a neutroni veloci, e tutto dipende sostanzialmente dalla temperatura di esercizio del reattore. Nei reattori a neutroni termici, la temperatura è sufficientemente bassa, da consentire un raffreddamento mediante acqua, e quindi la temperatura dev’essere inferiore alla temperatura critica dell’acqua, quindi intorno a 200°C. Nei reattori a neutroni veloci invece, si usa sodio metallico fuso, ed hanno temperature di esercizio dell’ordine di 700°C. Ciò implica una tecnologia molto più sofisticata e un livello di sicurezza obiettivamente inferiore.
Allora, perché si usano anche reattori a neutroni veloci? Per un motivo squisitamente economico, che tenterò di spiegare. Il punto è che i neutroni termici hanno una capacità fissionante molto inferiore a quelli veloci, nel senso che richiedono dei combustibili più sofisticati, cioè dei nuclei più instabili. In sostanza, un reattore a neutroni termici deve contenere almeno il 4% di uranio-235 o di plutonio-239. L’uranio-235 si trova in natura come componente dell’uranio naturale, ma in una percentuale inferiore (1-2%). Tramite processi di arricchimento, l’uranio viene portato a questa percentuale. L’alternativa è il plutonio-239, che però non si trova in natura.
La cosa interessante è che i reattori a neutroni veloci possono essere alimentati con uranio-238, che costituisce la massima parte dell’uranio naturale (98-99%). Ma la cosa ancora più interessante, ed è il motivo per cui questi reattori si dicono auto-fertilizzanti, è che a seguito della fissione di uranio-238, si ottiene, oltre come sempre neutroni ed energia, anche il plutonio-239. Un reattore auto-fertilizzante è cioè come la pietra filosofale: trasforma un materiale a basso valore (uranio-238), in un materiale molto più pregiato (plutonio-239).
Tornando ora agli aspetti economici, non c’è dubbio che il costo del combustibile sia oggi basso, perché in realtà si può utilizzare, invece dell’uranio-235, il plutonio-239 che l’altro tipo di reattori producono in grande quantità. Per inciso, la produzione di plutonio-239 costituisce uno dei più alti fattori di rischio per la diffusione di armamenti nucleari, anche perché la resa di produzione non può essere quantificata con sufficiente approssimazione.
La conclusione ovvia è che l’economicità della produzione di energia tramite reattori convenzionali (a neutroni termici) è strettamente correlata al funzionamento dei reattori auto-fertilizzanti: se questi dovessero essere dismessi per motivi di sicurezza, il combustibile verrebbe a costare molto più di adesso.
Intraprendere oggi un piano di sviluppo di reattori nucleari, per il duplice effetto dell’enorme investimento finanziario necessario e per l’incertezza sul prezzo del combustibile a così lunga distanza temporale, sembra un azzardo su un piano squisitamente economico, senza considerare gli aspetti irrisolti relativi allo smaltimento delle scorie nucleari.
Cosa dovremmo allora fare nel frattempo?
1. Risparmio energetico: le nazioni sviluppate utilizzano una quantità di energia pro capite enorme: basti pensare che gli Stati Uniti, con una popolazione di circa il 5% della popolazione mondiale, utilizza più di un terzo di tutta l’energia prodotta. Ciò richiederà anche un cambiamento delle nostre abitudini di vita. Qui, il problema non è di avere macchine che consumino di meno, ma piuttosto di averne un minor numero, e di evitarne, da subito, l’utilizzo nelle zone urbane, dove l’uso dei mezzi privati risulta assolutamente sconsiderato. Inoltre bisognerebbe migliorare l'isolamento termico degli edifici.
2. Sviluppare il più possibile le energie rinnovabili del primo tipo, cioè escludendo i bio-combustibili, come già detto.
3. Si potrebbe ipotizzare un incremento nell’uso del carbone in centrali termo-nucleari situate in siti remoti. La tecnologia di purificazione del carbone ha anch’essa subito una favorevole evoluzione, in particolare riguardo alla riduzione nella formazione di ossidi di zolfo. Rimane il problema della produzione di anidride carbonica e del connesso effetto serra, e quindi l’uso del carbone dovrebbe comunque essere adeguatamente limitato, ma non vedo ragioni per escluderlo del tutto. Almeno da un punto di vista strettamente economico, l’energia prodotta a partire del carbone è molto economica,e tale resterà, data la grande disponibilità esistente.
4. Ridurrei il più possibile l’uso dei derivati del petrolio, che inquinano quasi quanto il carbone, ma sono molto più costosi. Ciò passerebbe tramite la riduzione maggiore possibile dell’uso dei mezzi di trasporto individuali. Il metano può dare un suo contributo, ma soprattutto per quanto attiene il riscaldamento degli ambienti.
5. Incrementare infine l’uso dell’energia elettrica rispetto alle energie per combustione diretta. Si eviterebbe nei centri urbani lo smog fotochimico e le polveri sottili. La produzione di energia elettrica può essere centralizzata,e quindi si può scegliere dove produrla. Anche per il riscaldamento, l’uso delle pompe di calore, dato il loro alto rendimento, dovrebbe essere incentivato.
6. Concludendo, possiamo continuare a fare a meno del nucleare,ed anzi a livello internazionale si dovrebbe sviluppare un piano di dismissioni.