IL RITORNO AL NUCLEARE: dal dire al fare Prof.ssa Paola Girdinio Università di Genova

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Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova

IL RITORNO AL NUCLEARE: dal dire al fare

Prof.ssa Paola GirdinioUniversità di Genova

IL RITORNO AL NUCLEARE: dal dire al fare

Prof.ssa Paola GirdinioUniversità di Genova

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Il futuroIl futuro

Popolazione mondiale 6,7 miliardi: (300.000 nati/giorno) In 10 anni: popolazione +12%; energia primaria +20%; elettricità +30%

1,6 miliardi di persone senza elettricità L’energia elettrica prevista per il 2030 è il doppio

di quella del 2007 e assorbirà per la sua produzione il 44% delle risorse energetiche (36% nel 2007). Elettricità sempre più importante.

Nel mondo 40% di CO2 è da produzione elettricità: 10 miliardi di ton/anno. L’Europa contribuisce per il 14%.

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La richiesta mondiale di energia primaria nello scenario di La richiesta mondiale di energia primaria nello scenario di riferimento riferimento 2008: ~12.000 MTEP2008: ~12.000 MTEPLa richiesta mondiale di energia primaria nello scenario di La richiesta mondiale di energia primaria nello scenario di riferimento riferimento 2008: ~12.000 MTEP2008: ~12.000 MTEP

0

2 000

4 000

6 000

8 000

10 000

12 000

14 000

16 000

18 000

1980 1990 2000 2010 2020 2030

MTo

e 2008 Altre rinnovabili 0,4%

Idroelettrico 1,8%

Nucleare 6,5%

Biomasse 10 %

Gas 21 %

Carbone 26,3%

Petrolio 34 %

La domanda a livello mondiale aumenterà del 45% tra oggi ed il 2030 – un tasso medio di aumento dell’ 1.6%/anno – dove il carbone incide ben oltre un terzo dell’incremento totale

IEA 2009 World Energy Outlook

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Produzione energia elettrica nel 2008 Elaborazione dati da Terna - WEC - Enerdata

Produzione energia elettrica nel 2008 Elaborazione dati da Terna - WEC - Enerdata

Mondo(~19000 TWh)

Europa 27

(~3200 TWh)

Italia (*)

(~315 TWh)

Carbone ~ 40% ~ 32% ~ 16%

Gas ~ 17% ~ 21% ~ 53%

Idro ~ 17% ~ 9% ~ 15%

Nucleare ~ 14% ~ 30% -

Prodotti petroliferi ~ 7% ~ 4% ~ 10%

Eolico ~ 1,3% ~ 4% ~ 2%

Fotovoltaico ~ 0,08% ~ 0,1% ~ 0,01%

Altri ~ 4% - ~ 4,2% (°)

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LA SFIDA PER IL SETTORE ELETTRICOLA SFIDA PER IL SETTORE ELETTRICO

Sicurezza energetica

Costi contenuti

Tenere insieme

Alta compatibilità

ambientale

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LA SFIDA PER IL SETTORE ELETTRICOLA SFIDA PER IL SETTORE ELETTRICO

Quanto si affronta la tematica energia occorre considerare

• Costi complessivi

• Affidabilità di approvvigionamenti della fonte considerata

• Impatto ambientale

• Immagazzinabilità dei vari tipi di energia

• Quantità di energia disponibile

• Potenza istantanea disponibile

• Regolabilità

• Scala temporale dell’effettiva disponibilità della tecnologia energetica considerata (teorica, concettuale, in sviluppo, commerciale)

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Costi 2008 in Europa considerando prezzi Costi 2008 in Europa considerando prezzi futuri elevati per i combustibilifuturi elevati per i combustibili

(nuovi impianti con tecnologia attuale)

capital (*) €/MWh

fuel (°) €/MWh

O&M + others (°°)

€/MWh

CO2 (°°°) €/MWh

Total €/MWh

Gas CCP 600 - 800 (4500 - 6500) 9.2 - 17.7 60 - 110 3 - 5 9.5 - 19 81.7 - 151

Coal PC 1200 - 1700 (5000 - 7500) 16 - 34 24 - 48 6 - 10 19 - 38 65 - 130

Nuclear 2500 - 3500 (7600 - 8000) 31.2 - 46 5 - 7 7.5 - 14 - 43.7 - 67

Hydro 1000 - 2000 (2000 - 5000) 20 - 100 - 2 - 4 - 22 - 104

Wind 1400 - 1800 (1800 - 2100) 61 - 100 - 4 - 6 - 65 - 106

Solar PV 3700 - 7000 (1000 - 1400) 265 - 700 - 5 - 7 - 270 - 707

Hours of utilization h

(kWh/kW x year)

Capital Inv. C

(€/kW)

kWh cost

(°°) In others, for nuclear included complete back-end fuel cycle + decommissioning.

(*) Considering for a simplified comparison purpose an annual rate equal to 10% of capital(°) Gas 0.310 € - 0.570 €/m3 - Carbone 75 - 150 €/t - Uranio 115 - 230 €/kg

NB: Not included for wind and solar PV the additional costs to the Electrical System (spare capacity + T&D investments)

(°°°) CO2: 25 - 50 €/t

NB: ora a seguito crisi valori ben inferiori per combustibili fossili

Ottobre 2008: prezzo medio in borsa elettricità > 100 €/MWh

In questi giorni: prezzo medio in borsa elettricità ~60 €/MWh

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EMISSIONI DI CO2 IMPIANTO DA 1000 MWe EMISSIONI DI CO2 IMPIANTO DA 1000 MWe

Tipo di impianto

CO2

(Mt/anno)

Nucleare 0

Carbone 7,5

Olio Combust. 6,2

Gas (ICC) 4,3

Si hanno inoltre per tutti gli impianti a combustibile fossile emissioni, i cui quantitativi variano da impianto a impianto, di SO2, NOX, polveri.

• Assenti negli impianti nucleari.

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CONFRONTO TRA COMBUSTIBILICONFRONTO TRA COMBUSTIBILI

Un solo grammo di combustibile nucleare produce l'equivalente energetico di• tre tonnellate di carbone o

• 2700 litri di olio combustibile.

Il calore prodotto bruciando un kg di legno produce appena 1 kWh di elettricità;

Bruciare un chilo di carbone ne produce tre, Bruciare un chilo di petrolio ne produce quattro; Un kg di uranio sottoposto a fissione nucleare di

kWh ne produce 400.000.

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GESTIONE DEI COSTI ESTERNIGESTIONE DEI COSTI ESTERNI

Nelle centrali nucleari i “costi esterni”, compresi il “decommissioning” e la gestione delle scorie sono contabilizzate nel costo del MWh prodotto.

Il costo dell’impatto sull’ambiente delle centrali termiche convenzionali derivante dalle emissioni di CO2 e di sostanze nocive sono largamente scaricati sulla società.

Se si abbandonasse il nucleare per un mix fossile equivalente si avrebbe un aumento di produzione di CO2 di circa 2300 Mt CO2 eq. all’anno pari al 9% delle emissioni in un anno nel mondo.

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IL DOPO CHERNOBYLIL DOPO CHERNOBYL

“Il disastro di Chernobyl ha prodotto un ripensamento generale sull’energia nucleare che a livello mondiale è ormai in via di abbandono.....”

Non è vero• Potenza nucleare in funzione nel mondo al 31.12.1985:

249.688 MWe

• Potenza nucleare in funzione nel mondo al 31.12:2002: 358.661 MWe

• Crescita della potenza nucleare dal 1985 al 2002: 44%

• Nuove centrali sono in costruzione in Giappone, Corea, Cina (30 nuovi reattori nucleari entro il 2020, 60 entro il 2030 e oltre 200 entro il 2050), Russia e Finlandia.

• La vita di centrali nucleari in occidente (in particolare negli Stati Uniti) è stata prolungata dai 25-30 anni ai 50-60 anni.

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La Svizzera ha da poco tempo bocciato un referendum teso a bloccare e a chiudere le sue 5 centrali nucleari.

In Germania la decisione di limitare a 35 anni (fino al 2020) la vita utile degli impianti nucleari trova notevoli opposizioni. Il paese dovrebbe rinunciare ad una fonte che copre il 33% dal fabbisogno elettrico nazionale.

La Francia con la sua scelta del nucleare registra il costo più basso del kWh in Europa; ha ridotto dal 1973 la sua dipendenza energetica dal 78% al 50% e le proprie emissioni di CO2 del 30%.

L’EUROPA E IL NUCLEAREL’EUROPA E IL NUCLEARE

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IL RUOLO DEL NUCLEAREIL RUOLO DEL NUCLEARE

“Il nucleare ha un ruolo marginale, poiché da esso proviene solo il 7% dell’energia prodotta nel mondo….”

Il nucleare serve a produrre soltanto energia di tipo elettrico. Il suo contributo va quindi confrontato con la produzione di energia elettrica.

L’energia nucleare contribuisce alla produzione elettrica (dati ONU-IAEA 2003)• per il 35% in Europa;

• per il 25% nei paesi dell’OCSE;

• per il 17% a livello mondiale.

Oggi l’energia nucleare è la prima fonte di produzione elettrica in Europa (più ancora del carbone).

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L’EUROPA E IL NUCLEAREL’EUROPA E IL NUCLEARE

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NUCLEARE NEL MONDONUCLEARE NEL MONDO

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La Cina prevedeva in servizio 40.000 MW nel 2020 e 120.000 nel 2030. In questi giorni, obiettivi aumentati del 50%.

Nuovi scenari a settembre 2009 da IAEA per centrali in servizio al 2030 nel mondo:

• Low scenario 511 GW e 3771 TWh (12,6%)

• High scenario 807 GW e 5930 TWh (15,9%)

Secondo WNA (World Nuclear Association) le proiezioni al 2030 sono tra 552 e 1203 GW, rispetto ai 372 GW attuali.

Sulla base della richiesta di energia, soprattutto da paesi come Cina, India, Brasile, Messico, Sud Corea, Egitto, Sudafrica, gli analisti hanno calcolato che entro il 2050 si prevede un raddoppio a livello mondiale del numero di impianti nucleari (da 441 a 882).

Sviluppo del nucleare

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L’Italia, “uscita” dal nucleare a seguito del referendum del 1987, è tra i paesi europei che utilizzano in modo consistente l’energia elettronucleare: circa il 19% del fabbisogno nazionale di energia elettrica viene fornita dalle centrali nucleari di Francia, Svizzera e Slovenia.• Il costo dell’abbandono del nucleare per il nostro paese

è stato di circa oltre 100 miliardi di euro.

• Attualmente paghiamo circa 165 milioni di euro all’anno per smantellare gli impianti esistenti. Tassa nucleare sulla bolletta elettrica.

IL COSTO DEL “NO” AL NUCLEAREIL COSTO DEL “NO” AL NUCLEARE

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LA VERITA’ SU CHERNOBYLLA VERITA’ SU CHERNOBYL

1. Il disastro di Chernobyl è stato causato da un improvvido test compiuto in un reattore che ben difficilmente sarebbe stato autorizzato all’esercizio in un qualsiasi Paese occidentale.

2. Il reattore presentava una serie di difformità rispetto al progetto che hanno ulteriormente indebolito la sicurezza.

3. Buona parte dei problemi del reattore non erano noti al personale operativo, dal momento che all’epoca in URSS imperava la cultura del segreto.

4. I test non vennero interrotti prima che la situazione sfuggisse di mano perché il capoturno in servizio all’epoca voleva ben figurare per ricevere un riconoscimento.

5. I tecnici presenti non si ribellarono all’ordine di eseguire manovre palesemente pericolose perché nell’URSS dell’epoca un ammutinamento avrebbe significato perdere un lavoro ottimamente remunerato.

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LA VERITA’ SU CHERNOBYLLA VERITA’ SU CHERNOBYL

Il nocciolo del reattore era realizzato in grafite. Quando la temperatura è andata fuori controllo (essendo stato interrotto il raffreddamento) si è arroventata.

Nel tentativo di ripristinare il raffreddamento il contatto tra acqua e grafite rovente ha prodotto una notevole quantità di CO e di H2 (il cosiddetto gas di cokeria) esplosione

Mancanza di sistema di contenimento adeguato fuoriuscita di prodotti di combustione e materiale

radioattivo.

REATTORE NON A SICUREZZA INTRINSECA

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SICUREZZASICUREZZA

I reattori odierni sono a “sicurezza intrinseca”, cioè progettati in modo tale da fare sì che i meccanismi principali di funzionamento siano automatici, e non possano essere bloccati per errore; ad esempio la circolazione del fluido di raffreddamento deve avvenire spontaneamente, per evitare che ci possano essere pompe di circolazione (che potrebbero guastarsi, o essere spente più o meno volontariamente, lasciando il nocciolo del reattore senza raffreddamento).

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SICUREZZASICUREZZA

I più moderni reattori, generazione 3+, progettati con probabilità di accadimento di un incidente grave con fusione del nocciolo e contaminazione del mondo esterno superiore a 10-6 eventi per anno.

Ossia in un parco di 1000 reattori nucleari si potrà verificare un incidente grave una volta ogni 1000 anni.

Hanno un elevato grado di “sicurezze passive” ossia basate su fenomeni naturali invece che su interventi pilotati. (ERP- Francia, AP1000 –USA)

Requisiti NCR (Nuclear Regolatory Commission): 10-4

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La percezione del rischio “nucleare” da parte del pubblico è ora meno influenzata dal problema di gravi incidenti e più concentrata sul problema delle scorie.

In sondaggi condotti in Svizzera, Slovacchia e Stati Uniti, la popolazione residente vicino a centrali nucleari è meno ostile di quella che vive lontano dalle centrali stesse.

Il caso più eclatante di cambiamento di opinione rispetto al nucleare è quello della Svezia che nel 1980 (6 anni prima di Cernobyl!) aveva deciso di chiudere tutte le centrali nucleari entro il 2010. Ora oltre l’85% della popolazione non vuole chiudere le centrali ma vuole estenderne la vita e la potenza disponibile.

2 regioni in Svezia si contendevano la localizzazione del “cimitero” finale delle scorie che è stata assegnata a giugno 2009 Forsmark.

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RIFIUTI RADIOATTIVIRIFIUTI RADIOATTIVI

Il combustibile nucleare consiste:

• 95% uranio 238 (elemento naturale di partenza)

• 1% plutonio Entrambi utilizzabili, se opportunamente trattati,

come combustibile in reattori a ciclo chiuso.

• Il restante 4% componente energeticamente inutilizzabile

Solo la componente energeticamente non utilizzabile va trattata come rifiuto.

Se l’energia elettrica che ciascuno di noi attualmente consuma fosse solo nucleare, le scorie annualmente prodotte da ognuno di noi occuperebbero il volume di una tazzina di caffè.

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GESTIONE DEI RIFIUTI RADIOATTIVIGESTIONE DEI RIFIUTI RADIOATTIVI

Depositi definitivi per materiali a bassa e media attività (II categoria): • di tipo superficiale (Francia, Spagna);

• di tipo sotterraneo (Germania, Svezia); Progettati per isolare i materiali dalla biosfera per 300 anni

Materiali ad alta attività (III categoria 5% dei rifiuti prodotti): • Diluiti e inglobati a caldo in una matrice di vetro

minerale all’interno di un contenitore in acciaio (flask) e successivamente inseriti in contenitori corazzati (cask) adatti al trasporto e allo stoccaggio in depositi idonei.

Le scorie ad alta attività derivanti da tutto il combustibile nucleare utilizzato in Italia impegneranno comples-sivamente 20 cask.

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IL RIENTRO DELL’ITALIA NEL NUCLEAREIL RIENTRO DELL’ITALIA NEL NUCLEARE Definizione di un Piano Energetico Nazionale equilibrato e

lungimirante.

• La stesura di tale cruciale strumento programmatico richiede il coinvolgimento di un arco di forze politiche molto ampio, anche perché i tempi di realizzazione di centrali ed elettrodotti superano abbondantemente la durata di una legislatura.

Comunicazione:

• campagna capillare multimediale a livello nazionale promossa da Ministero dello Sviluppo Economico congiuntamente con Ministero Ambiente e Ministero Welfare.

Ricostruzione delle basi culturali: • deve essere realizzato un processo di formazione di esperti per gli

organi di controllo indirizzato a fisici, ingegneri e tecnici, con corsi ufficiali di adeguata durata da erogare e certificare da strutture pubbliche.

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IL RIENTRO DELL’ITALIA NEL NUCLEAREIL RIENTRO DELL’ITALIA NEL NUCLEARE

I punti principali su cui basare la scelta dei nuovi impianti nucleari in Italia.

• massima sicurezza intrinseca ed alto livello di standardizzazione internazionale;

• eliminazione dei problemi connessi alla gestione locale delle scorie radioattive;

• importante inserimento dell’industria italiana già a partire dalla fase di progettazione;

• coinvolgimento delle strutture nazionali di ricerca in possesso di adeguate competenze scientifiche e tecniche.

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Individuazione dei siti:

• specifici programmi di comunicazione mirata affrontata con argomenti di tipo razionale, non dissimili da quelli accettati come convincenti, per esempio, da molte regioni francesi

• il sito deve essere visto come opportunità in modo da creare consenso. Ossia cosa ci guadagnano i cittadini?

• una volta chiarito che non si tratta di ospitare un mostro nucleare, il problema si riduce a quello di compensare adeguatamente una servitù non pericolosa.

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Programma per il ciclo del combustibile e decommissiong.

Scelta di filiera e politica industriale conseguente:• la filiera deve essere ben definita a partire da chi

fornisce il combustibile, da chi lo processa a chi si occupa della dismissione.

Partecipazione dell’industria italiana ai programmi internazionali:• partecipazione alla ricerca sul nucleare della IV

generazione e sulle tecniche di ritrattamento delle scorie che consentano la diminuzione dei tempi di decadimento.

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CONFRONTO CONFRONTO

Per produrre 1% dell’energia elettrica di cui il Paese in FV bisognerebbe installare 3 GW di FV: costo 20 miliardi, quanti ne bastano per installare 6 reattori nucleari del tipo di quello che stanno installando in Finlandia e produrre così il 25% dell’energia elettrica che ci serve.

Solare termodinamico. Da16 kmq di specchi si ottiene una potenza accumulata di 1000 MW, pari a quella di una grossa centrale convenzionale.

• l’insolazione media annua in Sicilia è di 200 W/mq, e su 16 kmq si hanno 3200 MW, ma di radiazione solare incidente, non di potenza elettrica prodotta.

• specchi hanno un’efficienza, se va bene e se li si lucida bene e frequentemente, dell’80 per cento; e il fluido di sali fusi (che, con spesa d’energia, dovranno essere mantenuti a 240 gradi sennò solidificano) avrà un’efficienza termica, a essere generosi, dell’ordine del 50 per cento; infine, c’è l’efficienza della conversione dell’energia termica accumulata in energia elettrica del 40 per cento (in condizioni ottimali).

• 3200 MW dal sole diventano 500 MW elettrici: per uguagliare una centrale convenzionale, quindi, di specchi ce ne vogliono 32 milioni di metri quadri)

• I costi? l’obbiettivo che ci si illude di voler raggiungere: 160€ per metro quadrato di specchi, pari - sempre come obbiettivo - a oltre 5 miliardi, il doppio di un reattore nucleare.

• 5 miliardi di euro per 32 milioni di metri quadrati di specchi (da lavare frequentemente) per un impianto.

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IL FUTUROIL FUTURO

La Francia è il paese che ne ha di più, generando il 73% della sua elettricità.

Dei 34 impianti in costruzione • uno è in Argentina,

• due in Bulgaria,

• uno in Finlandia,

• uno in Francia,

• sei in India, dove ne sono stati progettati altri sette.

• Cinque in Cina, due dei quali a Taiwan, tre in costruzione in Corea del Sud.

• Uno in Giappone,

• uno in Pakistan,

• uno in Iran.

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IL FUTUROIL FUTURO

Visto che centrali atomiche in Italia non ne poteva costruire, l'Enel ha acquistato impianti nucleari in Slovacchia, Romania, Spagna e Francia.

In Slovacchia ha acquistato quattro impianti e due li ha in costruzione.

In Romania gestirà due centrali atomiche in costruzione.

In Spagna partecipa con Endesa, che possiede sette centrali.

In Francia collabora nella costruzione dell'impianto di nuova generazione di Flamanville.

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