Il Dibattito sul Nucleare: Una Soluzione Energetica per il Futuro o una Scommessa ad Alto Rischio?

La diffusione delle energie rinnovabili e dei veicoli elettrici riflette una crescente consapevolezza ambientale. Un futuro più verde sembra più vicino, ma una fonte energetica utilizzata da tempo resta controversa: il nucleare. Alcuni lo considerano una risposta al bisogno di elettricità a basse emissioni, altri ne sottolineano i rischi. Quale ruolo può svolgere?

Come funziona l’energia nucleare?

Le centrali nucleari sfruttano l’energia dei nuclei atomici mediante la fissione. Nel reattore, un neutrone può dividere un nucleo pesante, per esempio di uranio o plutonio. Si liberano energia e nuovi neutroni, capaci di sostenere una reazione a catena controllata. Il calore viene normalmente utilizzato per produrre vapore, che aziona una turbina e un generatore elettrico.

La reazione di fissione non emette CO₂. L’estrazione del combustibile, la costruzione e lo smantellamento producono però emissioni lungo il ciclo di vita, basse rispetto alla generazione da combustibili fossili. I rifiuti radioattivi richiedono inoltre un’attenta gestione dei rischi ambientali e di sicurezza.

Le due facce del nucleare

Questa combinazione alimenta il dibattito da decenni. Il nucleare può fornire grandi quantità di elettricità a basse emissioni e contribuire agli obiettivi climatici. Produce però rifiuti radioattivi pericolosi, che richiedono trattamento sicuro e stoccaggio o smaltimento a lungo termine. Gli incidenti di Chernobyl e Fukushima mostrano quanto possano essere gravi le conseguenze di carenze nella progettazione, nelle protezioni o nelle pratiche di sicurezza.

Gli elevati costi di costruzione e i lunghi tempi di realizzazione sono ulteriori ostacoli. Insieme alle preoccupazioni del pubblico e ai requisiti autorizzativi, incidono sulla competitività del nucleare mentre eolico e solare diventano più economici ed efficienti.

Piani di espansione nel 2023: Ontario, Canada

Nonostante le controversie, diverse regioni valutavano l’espansione del nucleare. Nel luglio 2023 l’Ontario annunciò piani per aumentare la capacità in risposta alla prevista domanda di elettricità pulita. Si trattava, fra l’altro, dei preparativi per la prima nuova grande centrale nucleare della provincia dal 1993, non di un’espansione già completata. I piani di espansione comprendevano:

• studi e attività preliminari per aggiungere fino a 4.800 MW nel sito di Bruce, già indicato dal piano provinciale come il più grande complesso nucleare operativo al mondo;
• pianificazione e iter autorizzativi per tre piccoli reattori modulari aggiuntivi a Darlington, oltre al primo già previsto: quattro in totale.

Era una scelta politica significativa in un settore a lungo condizionato da sicurezza, costi e precedenti disastri. I progetti restavano soggetti a ulteriori valutazioni e approvazioni.

Secondo le proiezioni IESO utilizzate nel 2023, entro il 2050 l’Ontario avrebbe potuto aver bisogno di oltre il doppio della capacità di generazione elettrica: da circa 42 a 88 GW. Le principali spinte erano l’elettrificazione dei trasporti e dell’industria e la crescita demografica. Il piano provinciale includeva anche idroelettrico, eolico e altre fonti pulite.

L’Ontario intendeva inoltre ampliare l’accumulo di energia per gestire la variabilità delle rinnovabili. L’analisi iniziale citava un aumento previsto della capacità delle batterie di 24 volte in tre anni: una previsione, non un risultato già raggiunto. Il piano provinciale del 2023 puntava a 2.500 MW di accumulo. La prima gara aveva selezionato sette progetti di batterie per 739 MW complessivi. Venivano valutati anche impianti idroelettrici a pompaggio per l’accumulo di più lunga durata.

Uscita dal nucleare nel 2023: Germania

La Germania scelse una direzione diversa. Il 15 aprile 2023 chiuse le ultime tre centrali nucleari, Emsland, Isar 2 e Neckarwestheim 2, ponendo fine a oltre sei decenni di produzione elettrica nucleare commerciale nel paese.

Non tutti sostennero la decisione. I fautori del nucleare temevano una maggiore dipendenza dai combustibili fossili se le rinnovabili e le infrastrutture non fossero cresciute abbastanza rapidamente. I sostenitori dell’uscita la consideravano invece uno stimolo alla transizione verso le rinnovabili. In entrambi i casi restava necessario gestire i rifiuti radioattivi già esistenti.

Nel corso della sua storia la Germania aveva utilizzato 36 reattori di potenza, compresi i prototipi. Non si trattava di 36 centrali operative contemporaneamente. Dopo le ultime chiusure non restavano reattori nucleari commerciali in funzione.

Le sfide economiche: il caso statunitense

Gli Stati Uniti offrono un’altra prospettiva. Stephanie Cooke sosteneva in un articolo di opinione su Fortune che dall’inizio del secolo erano stati spesi almeno 50 miliardi di dollari per rilanciare il settore, con risultati limitati. Si tratta della sua analisi. L’articolo iniziale affronta anche scandali di corruzione, forti aumenti dei costi dei progetti e problemi di smaltimento del combustibile nucleare esaurito.

I piccoli reattori modulari, o SMR, vengono proposti come alternative potenzialmente meno costose e più sicure. La realizzazione di questi vantaggi dipende da progettazione, esperienza costruttiva, regolamentazione e produzione in serie; nel 2023 tali promesse non erano ancora risultati generalmente dimostrati.

Fusione nucleare: una nuova possibilità?

Accanto al dibattito sulla fissione, la fusione nucleare viene studiata come possibile fonte energetica futura. Offre grandi prospettive tecniche, ma non è ancora una forma consolidata di produzione elettrica commerciale.

L’interesse deriva, fra l’altro, dalle seguenti caratteristiche:

1. Risorse di combustibile potenzialmente abbondanti: Molti progetti di fusione utilizzano deuterio e trizio, isotopi dell’idrogeno. Il deuterio può essere estratto dall’acqua di mare. Il trizio è invece raro e radioattivo; le future centrali dovrebbero produrlo dal litio. Le materie prime offrono un grande potenziale, ma la produzione affidabile di trizio e l’approvvigionamento di combustibile restano sfide tecniche.
2. Rifiuti radioattivi diversi: La fusione non genera combustibile di fissione esaurito. Tuttavia, i neutroni veloci possono rendere radioattivi i materiali del reattore, e il trizio può contaminare i componenti. Secondo ITER possono derivarne rifiuti a bassissima, bassa e media attività. Composizione, materiali e progettazione determinano la durata della gestione necessaria: il problema dei rifiuti non scompare.
3. Caratteristiche di sicurezza: La fusione non presenta una reazione a catena di fissione autosostenuta. Quando vengono meno le condizioni necessarie del plasma, la reazione si arresta: non si pone quindi lo stesso problema di fusione del nocciolo o di reazione di fissione incontrollata. Trizio, radiazioni, calore e impianti tecnici richiedono comunque misure di sicurezza.
4. Basse emissioni dirette di gas serra: La reazione di fusione non produce CO₂ tramite combustione. La valutazione dell’impatto climatico deve però comprendere costruzione, materiali, consumo energetico e ciclo del combustibile, come per le altre fonti.
5. Rischi di proliferazione diversi: Una centrale basata esclusivamente sulla fusione non richiede uranio altamente arricchito o plutonio come combustibile. Evita così un importante problema di proliferazione del ciclo di fissione. Ciò non rende superfluo il controllo su trizio, materiali e tecnologie sensibili.

La fissione divide nuclei atomici pesanti; la fusione unisce nuclei leggeri formando nuclei più pesanti e liberando molta energia.

Controllare il processo sulla Terra è difficile. La temperatura necessaria e il confinamento del plasma impongono requisiti impegnativi. I diversi progetti impiegano confinamento magnetico o confinamento inerziale di brevissima durata: pressioni estreme non sono quindi richieste nello stesso modo da ogni approccio.

Oltre al controllo della reazione servono materiali durevoli, rimozione del calore, produzione del combustibile e generazione elettrica economicamente sostenibile. Le prospettive sono interessanti, ma nel 2023 l’applicazione commerciale rimaneva un obiettivo di ricerca e sviluppo.

Conclusione

Il dibattito sul nucleare bilancia il bisogno di energia a basse emissioni con i costi, i rischi e i limiti pratici della tecnologia. Nessuna fonte energetica è priva di svantaggi. Una transizione efficace richiede quindi una combinazione adeguata di fonti, politiche lungimiranti e attenzione alla sicurezza e alla sostenibilità.