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La Rubrica di NIA: Il Denaro Nucleare

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Parliamo di Energia Nucleare, più precisamente di centrali Termo-Nucleari a Fissione.

Eviterei per una questione morale di parlare di sicurezza visto che in ballo c’è un possibile disastro mondiale, ho deciso quindi di valutare il costo di una centrale nucleare.

Dividiamo l’articolo in 4 parti:

–          Costruzione

–          Attività

–          Smantellamento

–          Scorie Radioattive

1)  Il costo medio attuale di una centrale nucleare è di circa 2500-3000 Euro/kW elettrico installato, ovvero il costo in conto capitale di una centrale da 1000 MWe elettrico è di circa 3 miliardi di Euro. Il costo dell’EPR da 1600 MW elettrico (il reattore europeo di III Generazione fornito dalla franco-tedesca Areva) viene valutato attualmente, nei paesi occidentali, da 4 a 4,5 miliardi di euro.

Gli attuali reattori di III Generazione (AP1000 Westinghouse, EPR Areva) hanno un tempo di costruzione di circa 50 mesi. Ma va tenuto conto che prima della costruzione è necessario acquisire alcune autorizzazioni sia per il sito sia per la costruzione e la messa in funzione esercizio dell’impianto.

È abbastanza chiaro che il tempo alla fine veramente necessario è molto di più.

L’unico esempio che possiamo fare è quello dell’EPR Finlandese, l’unico che è in costruzione, l’iter necessario per le autorizzazione è partito nel 1998 ( in Italia è previsto per il 2013 ), la fine dei lavori era prevista per il 2012, ma con alcuni ritardi è stata spostata al 2013, quindi almeno 15 anni prima di vedere ultimata la centrale.

Ma badate, ultimata non significa pronta per produrre energia, perché prima devono essere ultimate le ultime procedure e l’allacciamento alla rete nazionale, tempi che potrebbero allungarsi anche fino a 17-18 anni, che per l’Italia significherebbe vedere la prima centrale per il 2030.

Comunque, il nuovo programma nucleare italiano avviato con l’approvazione della legge 99 del 23 luglio 2009 riguardante “Disposizioni per lo sviluppo e l’internazionalizzazione delle imprese, nonché in materia di energia” e con il relativo Decreto attuativo dell’art. 25 della medesima legge approvato nel 2010, prevede la messa in rete della prima centrale nucleare di III generazione all’orizzonte del 2020.

I tempi previsti dal governo italiano sono particolarmente brevi, ma anche nella loro ipotesi che è piuttosto ottimistica ( circa metà del tempo necessario a costruire il reattore Finlandese ) dovremo cmq aspettare ancora 10 anni prima di vedere una centrale.

E nel Frattempo?

2) Il Nucleare costa circa 3 centesimi di euro al Kw/H , considerando che la produzione è decisamente elevata, arriviamo a stimare un costo di gestione di 48mila euro all’ora ( 1600MW sono 1’600’000 KW che moltiplicati per 3 centesimi danno 4milioni e 800mila centesimi ).

Parliamo quindi di circa 420milioni all’anno di gestione

Ovviamente bisogna anche dire che l’energia nucleare è venduta a 10 centesimi di euro per Kw/H, quindi il guadagno è di 7 centesimi, più del doppio del costo, ma questi soldi andranno tutti nelle casse pubbliche?

La durata  di vita di una centrale di 3° Generazione è stimata che possa arrivare fino a 60 anni nel caso in cui la manutenzione sostituisca periodicamente i principali strumenti della centrale.

Ma difficilmente la centrale potrà produrre energia per più di 50 anni, periodo dopo il quale deve essere dismessa

3) per quanto riguarda lo smantellamento di una centrale le cifre sono molto diverse a secondo di tanti fattori, ovviamente il tutto dipende maggiormente dal tipo di reattore utilizzato.

In Italia quanto costa smantellare una centrale? Prendiamo il caso della centrale più recente che abbiamo

In Italia possiamo provare ad analizzare quello che sta costando e costerà lo smantellamento della ex centrale nucleare di Caorso, di 830 MW.

Il reattore fu spento nel 1986, fu chiuso definitivamente nel 1990 ed ha smesso di funzionare definitivamente nel 1998.

Dentro la centrale, continuavano a lavorare 160 persone, tra ingegneri, tecnici, operai, addetti alle pulizie e alla sorveglianza, senza produrre nemmeno un chilowatt di energia, con un costo alla collettività di 150 mila euro al giorno.

Il responsabile dell’impianto, l’ing. Luigi Ghioni, intervistato, riteneva che si sarebbe dovuto giungere al 2016 per vedere il termine dei lavori.

Secondo Massimo Scalia, docente all’università La Sapienza di Roma, ci sarebbero voluti almeno dieci anni di più.

Nel mese di luglio del 2009 Despe, a capo di un’associazione temporanea di imprese con Ansaldo nucleare e Techint, si è aggiudicata la gara indetta dalla Sogin per smantellare l’edificio turbina della centrale nucleare di Caorso.

Il contratto riguarda lo smantellamento e la decontaminazione di circa 6.000 tonnellate di materiale metallico ed i lavori dureranno circa 30 mesi. Lo smantellamento dell’edificio turbina consente di consolidare l’accelerazione del decommissioning, che si concluderà probabilmente nel 2019.

Dalla sua inattività al termine del decommissioning, se tutto andrà bene, ci vorranno 33 anni.

A calcolo fatto, ecco determinato il costo di smantellamento presunto della centrale di Caorso: 1,35 miliardi di Euro

È difficile però stimare un reale costo perché dipende da tantissimi fattori, tra cui anche il tempo necessario allo smantellamento che di solito è circa 3-4 volte il tempo necessario per costruire la centrale ( ipoteticamente 30 anni per smantellare una centrale ) diciamo che all’estero con un costo di 600-700 milioni di euro si riesce a smantellare, ma conoscendo l’Italia e i suoi casi precedenti, viene da chiuderci, così poco anche da noi?

4)

Valutiamo solo i costi, ricordando che qui non si parla di 20-30 anni, ma di almeno 240mila anni per il solo Plutonio

l costo della gestione delle scorie nucleari é enorme: negli Stati uniti, a metà degli anni novanta, é stato stimato un costo superiore ai 110 miliardi di dollari (stima 1996) per la sola messa in sicurezza delle scorie ad elevato livello di radioattività.
Si consideri prima di tutto che vi sono anche scorie a minor grado di radioattività, ma pur sempre nocive, risultanti dallo smantellamento delle centrali: una quantità ben due volte e mezzo superiore a quella prodotta da una centrale in quarant’anni di operatività.

Oltre alle scorie radioattive, poi, si é accumulata una grande quantità di plutonio, prodotto dagli impianti commerciali di ritrattamento del combustibile nucleare: nell’anno 2000 si é stimato che abbia superato le 200 tonnellate.

Il Costo di un Bunker di Stoccaggio di scorie nucleari ( solo 1 ) è di circa 2miliardi di euro, ma non è detto che uno basti ( potrebbe anche succedere come già adesso succede che le scorie vengono vendute ad altri paesi che le smaltiscono loro per noi, ma questa procedura ovviamente costa molto di più ) e che queste strutture devono reggere per migliaia di anni ( in teoria senza bisogno di sorveglianza, visto che sono già messe in sicurezza ).

Conclusioni:

Una sola centrale Nucleare potrebbe venire a costare nella migliore delle Ipotesi:

–          4miliardi per la costruzione

–          21miliardi per la gestione ( con un ipotetico guadagno di 49miliardi )

–          600milioni per lo smantellamento

–          2miliardi per lo stoccaggio dei rifiuti

Costo Totale: 27.6miliardi con una guadagno ipotetico di 49miliardi che però bisogna quanta di questa parte tornerà nelle casse dello stato

Nell’ipotesi peggiore il costo potrebbe anche arrivare a 30-35miliardi

NB: A questi costi dovete poi aggiungere la gestione dei siti di stoccaggio, che devono essere mantenuti sicuri per almeno 240’000 anni, questi costi sono impossibili da stimare

Tutto questo con una sola Centrale

Questi invece i tempi:

–          10/15 anni per la costruzione

–          50 anni di attività

–          30 anni di smantellamento

–          Almeno 200’000 anni per lo stoccaggio delle scorie

Queste le fonti, da cui sono stati ricavati anche alcuni pezzi dell’articolo:

http://www.ecoage.it/energia-nucleare-costi.htm

http://www.mondoecoblog.com/2010/02/23/ritorno-al-nucleare-quanto-costano-le-scorie/

http://www.solidarietalegambiente.org/cgi/jump.cgi?t=default&l=it&ID=381

http://ministerici.wordpress.com/2011/03/16/la-centrale-nucleare-di-caorso/

http://www.cittanuove.org/index_049.htm

http://it.wikipedia.org/wiki/Smantellamento_degli_impianti_nucleari

http://titano.sede.enea.it/Stampa/skin2col.php?page=eneaperdettagliofigli&id=127

FABIO

Perché è difficile variare l’energia di una centrale nucleare?

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Sembra facile. Nei reattori ci sono barre di controllo. Contengono o cadmio o boro. Questi assorbono neutroni alla grande. Inserirli di più significa che ci sono meno neutroni per la fissione, la reattività, cioè il numero di fissioni per unità di tempo diminuisce.

Però:

Nel 6,6% delle fissioni, nel caso dell’uranio 235, nasce indio 135 (7,4% nel caso del plutonio 239).

Segue una serie di decadimenti beta (i tempi sono tempi di dimezzamento)

In 135 in 92 millisecondi diventa Sn135 (In = Indio)

Sn135 in 530 millisecondi diventa Sb135 (Sn = stagno)

Sb135 in 1,7 secondi diventa Te135 (Sb = antimonio)

Te135 in 18,6 secondi diventa I135 (Te = tellurio)

I135 in 6,61 ore diventa Xe135 (I = iodio)

Xe135 in 9,1 ore diventerebbe Cs135 (Xe = xeno) se il Xe135 non facesse un’altra strada

Cs135 in 2 milioni di anni diventerebbe Ba135 (Cs = cesio, Ba = bario)

Gli ultimi due decadimenti effettivamente non capitano nei reattori nucleari finché sono accesi. Il cesio 135 è contenuto nelle scorie nucleari radioattive solo in minima parte. Perché?

Lo xeno 135 è un veleno per i reattori. Assorbe neutroni e diventa xeno 136, che è stabile. La capacità di assorbire neutroni termici viene espressa dalla sezione di interazione, che in questo caso è di 2,65 milioni di barn, cioè enorme (1 barn = 10-28m2, come ordine di grandezza equivale alla sezione geometrica di un nucleo).

Lo Xeno 135 interferisce pesantemente nel bilancio dei neutroni nel reattore.

Se la potenza del reattore aumenta, cresce il flusso di neutroni. Di seguito la concentrazione di xeno135 diminuisce, il reattore risulta meno avvelenato e la sua potenza cresce ulteriormente. (Il reattore di Cernobyl è esploso per questo tipo di instabilità). Lo xeno 135 nasce con una certa lentezza dal decadimento beta dello iodio 135 (tempo di dimezzamento di 6,61 ore). Dopo ogni cambiamento di potenza di un reattore ci vogliono giorni prima che si stabilisca un nuovo equilibrio della concentrazione di xeno 135.

Se la potenza del reattore diminuisce, la concentrazione di xeno 135 aumenta, dato che viene eliminato di meno. Il reattore risulta più avvelenato. A reattore fermo manca il meccanismo di eliminazione dello xeno 135 tramite assorbimento di neutroni. Sparisce unicamente a causa del proprio decadimento beta, con 9,1 ore di tempo di dimezzamento. Dato che nasce continuamente dal decadimento dello iodio 135, la quantità aumenta. Raggiunge la concentrazione massima dopo 11,1 ore dalla fermata del reattore.

Un reattore fermato non può essere riavviato per circa 50 – 60 ore, è troppo avvelenato. Se è superdotato di barre di controllo e se queste possono essere rimosse al punto di compensare l’assorbimento di neutroni da parte dello xeno 135 potrebbe ripartire lo stesso. Questa manovra però è pericolosa, il reattore è gravemente instabile. Cernobyl è stato riavviato lo stesso. Un caso di autoritarismo incompetente; non risulta invece, come sostiene la lobby nucleare, che fosse un difetto di costruzione, non presente in reattori occidentali.

Un reattore nucleare non deve scendere al di sotto del 30% della sua potenza nominale per evitare un accumulo di xeno 135. Tempo fa la variazione di potenza richiedeva giorni. Adesso si è arrivati al 3% al minuto.

Occorre sapere perché un reattore nucleare è controllabile, cioè perché la reazione a catena non fa uno sviluppo esponenziale in tempi brevi, come succede nella bomba a fissione.

Quando un nucleo si spacca in due, i due frammenti sono troppo ricchi di neutroni per essere stabili. Emettono immediatamente da 2 a 3 neutroni per fissione. Da lì in poi i frammenti si avvicinano alla linea dei nuclei stabili con sette – otto decadimenti beta. Succede che dopo un primo decadimento beta un nucleo espelle un neutrone. In questo caso il neutrone risulta “ritardato” rispetto all’attimo della fissione. I ritardi arrivano al massimo a tre secondi. I “neutroni ritardati” sono lo 0,6% di tutti i neutroni che nascono dalla fissione. Una bomba nucleare supera la massa critica senza i neutroni ritardati. La reazione a catena si sviluppa in tempi tipici sotto i nanosecondi. I reattori nucleari diventano critici, cioè mantengono la reazione a catena, solo con i neutroni ritardati. La differenza di reattività tra una bomba e un reattore è dello 0,6%. C’è un’altra differenza: La bomba funziona con neutroni veloci, i reattori (a eccezione dei reattori “veloci”) con neutroni lenti. Il reattore non esplode come una bomba, ma può andare fuori controllo e distruggersi. Un reattore con neutroni moderati come bomba comunque è una bomba cattivissima. Reattori veloci invece possono esplodere in maniera notevolmente efficace. I due reattori veloci in Francia, a Grenoble, il Phoenix e il Superphoenix sono stati spenti. Quello costruito in Germania, il “Kalkar” non è stato acceso, un tribunale l’ha proibito. In Giappone un reattore veloce è stato spento 15 anni fa e riacceso nel maggio 2010.

Se un reattore viene avviato in maniera forzata dopo una sosta corta c’è il rischio che superi lo 0,6% di reattività che lo distinguerebbe da una bomba, la reazione a catena diventa veloce e incontrollabile.

Lo xeno 135 rende un reattore a fissione instabile anche in condizioni di esercizio normale. Una piccola deviazione della potenza casuale diventa subito grande. Per tenerlo stabile occorre intervenire continuamente con processi di controllo con le barre di assorbimento di neutroni.

L’instabilità non esiste solo in termini di tempo, ma anche di luogo. In reattori grandi (grande in confronto alla lunghezza di percorso dei neutroni, che è dell’ordine di diecine di cm), possono verificarsi instabilità locali. Una piccola deviazione locale della potenza ha come conseguenza un surriscaldamento oppure un raffreddamento locale. Il sistema di controllo deve tenerne conto.

Elmar Pfletschinger