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L’Italia e il Nucleare:una storia tra decisioni, incidenti e ripensamenti

11 giugno 2008 – Casa dell’Energia

Enrico Cerrai

L’Italia e il Nucleare:una storia tra decisioni, incidenti e ripensamentiL’Italia e il Nucleare:una storia tra decisioni, incidenti e ripensamenti

Mario SilvestriIL COSTO DELLA MENZOGNA

Italia nucleare 1945 – 1968Einaudi editore

Premessa

Paolo FornaciariIL PETROLIO, L’ATOMO E IL

METANOItalia nucleare 1946 – 1997

Edizioni 21°secolo


Le originiIl contributo italiano prima della guerra

“Il navigatore italiano è sbarcato nel nuovo mondo”2 dicembre 1942

Per telefono Arthur Compton da Chicago University A James B.Conant ad Harvard

“Come si sono comportati gli indigeni?”“Molto amichevolmente”

FINE DELLA PRIMA TAPPA


La meta è raggiunta

La prima reazione nucleare a catena autosostenentesi e controllata nel reattore

Chicago Pile n°1 (CP1) progettato e realizzato da Enrico Fermi sotto le gradinate

dello Stadio della Università di Chicago

CP1 grafite e uranio naturale


Il cammino verso la fissione

Inizia in Italia all’Università di Roma col gruppo di Fermi nell’Istituto di Fisica

Enrico Fermi Edoardo AmaldiOscar D’Agostino Ettore MajoranaBruno Pontecorvo Franco RasettiEmilio Segrè

eGiulio Cesare Trabacchi

dell’Istituto di Sanità in collaborazione con

Enrico Persico Bruno Rasetti

dell’Università di Firenze


Dal 1932 i fisici incominciano a provocare reazioni nucleari bombardando i nuclei degli atomi con particelle cariche (alfa e protoni)

veloci prodotte con acceleratori

All’inizio del 1934 i coniugi Curie annunciano di aver generato nuovi isotopi radioattivi

bombardando nuclei leggeri con particelle alfa



L’INTUIZIONE DI FERMI

Le particelle cariche positivamente raggiungono con difficoltà il nucleo che pure ha carica positiva a causa della repulsione

coulombiana.

Usiamo una particella neutra di massa unitaria, scoperta due anni prima da

Chadwick e chiamata neutrone

La sorgente di neutroni (veloci) si ottiene sigillando in un piccolo contenitore un

miscuglio di particelle di Polonio con Berillio (Rasetti) o di Radio con Berillio (Trabacchi)



L’ATTIVAZIONE NEUTRONICA

Fermi, con i suoi, irraggia in maniera sistematica con neutroni veloci

progressivamente gli elementi del Sistema Periodico.

Scopre che molti danno luogo ad un isotopo radioattivo.

E’ la tecnica della attivazione neutronica.

Le premesse dell’analisi degli elementi in tracce e della produzione di radioisotopi

artificiali



SI IRRAGGIA L’URANIO NATURALE

Nell’estate del 1934 si giunge all’ultimo elemento del sistema periodico, l’Uranio (n°92)

Col bombardamento si genera una radioattività superiore alle aspettative

Si rileva che se i neutroni vengono “rallentati” per urti ripetuti in un materiale contenente idrogeno e/o carbonio l’effetto è maggiore



Si ipotizza la produzione di due nuovi elementi 93 e 94 oltre l’Uranio e si chiamano

“Esperio” e “ Ausonio”

Inizia l’era dei transuranici

Non si sospetta la fissione del nucleo anzi viene ripetutamente esclusa dal gruppo

italiano



METE RAGGIUNTE A FINE 1934 DAI RICERCATORI EUROPEI COL CONTRIBUTO DECISIVO DEL GRUPPO DI FERMI

La nozione che il nucleo dell’atomo è costituito da un numero di protoni + un numero di neutroni (salvo l’Idrogeno di massa 1)La natura della radioattività naturale (fotoni gamma, particelle alfa, particelle beta)Le reazioni nucleari e la radioattività indotta per bombardamento con neutroni o con altre particelle)Il rallentamento dei neutroni in sostanze idrogenateLa generazione di radioisotopi artificiali da utilizzare come traccianti a scopi fisici, chimici e biologici (brevetto di Fermi e collaboratori)



LE ULTIME TAPPE VERSO LA FISSIONE

Nel biennio 1935-1936 Fermi approfondisce la teoria del rallentamento e della diffusione dei neutronistabilisce il criterio della perdita logaritmica media di energia per urtoscrive l’equazione di diffusione dalla quale si ricava la misura della distanza percorsa dal neutrone dalla nascita fino al completo rallentamento

Nasce “ante litteram” la fisica neutronica del futuro reattore nucleare, futuro perché della fissione non si ha ancora nozione

N.B. per i fisici nucleari:Nel loro gergo letargia, età di Fermi



ITALIA MATRIGNA………1937 - 1938

Non si accordano i fondi sufficienti per la ricerca di fisica nucleare e per le proposte di Fermi

Il gruppo aveva cominciato a disperdersi fin dal 1935

Solo Edoardo Amaldi rimane accanto a Fermi ed esegue con lui gli esperimenti



……..MENTRE IL MONDO SCIENTIFICO RICONOSCE FERMI

Novembre 1938:Fermi riceve l’annuncio ufficiale del conferimento del premio Nobel per la fisica.E intanto l’Italia lo respinge

Egli riceve il premio il 10 dicembre a Stoccolma quindi con la moglie prosegue per gli Stati Uniti dove trova ad accoglierlo laboratori attrezzati, fondi sufficienti, giovani colleghi e vecchie conoscenze



Per tutto il 1938 Lise Meitner, Otto Hann e Fritz Strassmann fanno indagini chimiche sulla natura dei

prodotti radioattivi a seguito dell’irraggiamento neutronico dell’Uranio

Confermano l’ipotesi dei transuranici e scoprono elementi più leggeri

LA FISSIONE NUCLEARE E’ PROVATA

Fermi giunto a New York ai primi del 1939 apprende la notizia

La fissione era nata in Italia ma ignorata fu battezzata in Germania e presto volò in America



DALLA FISSIONE ALLA REAZIONE A CATENA

L’ultimo contributo italiano cha ha radici romane e che si è trasferito nei laboratori americani è il concetto della

reazione a catena autosostenentesi

FermiAccetta subito il fenomeno della fissioneOsserva che se con i prodotti di fissione si generano neutoni in un numero maggiore di due per ogni evento si può instaurare un processo a catena prolungato nel tempo che può essere controllato regolando il flusso dei neutroni

Il contributo italiano prima della guerra


DALLA REAZIONE A CATENA AL REATTORE

La scienza italiana cui si deve riconoscere una grande parte del merito di aver stabilito le fondamenta della fisica che sta alla base della combustione nucleare soprattutto per merito del gruppo di Fermi aveva

esaurito la sua spinta

Da quel momento inizia un poderoso sforzo di ricerca e sviluppo in tutti i campi della scienza e delle tecnologie in USA, Canada, Inghilterra e Russia i cui risultati sono

sia la bomba che il reattore nucleare

Il contributo italiano prima della guerra


L’INDUSTRIA E LA RICERCA NUCLEARE – IL CISE1945 – 1946

I fisici promotori:

Giuseppe BollaCarlo SalvettiGiorgio Salvini

con Edoardo Amaldi

L’Italia deve riprendere le ricerche di fisica nucleare e di fisica del reattore

Il ruolo di Mario Silvestri

Il contributo italiano dopo la guerra


I PRIMI PASSI

L’industria………..La EDISON

Novembre 1946IL CENTRO INFORMAZIONI STUDI ESPERIENZE (CISE)

Srl senza fini di lucro fondata da:EDISON, MONTECATINI, FIAT, COGNE,

SADE, COMUNE DI MILANOseguono TERNI, OLIVETTI, AGIP NUCLEARE

Nel 1955 si aggiunge una finanziaria pubblica (FINSAS)e il capitale è diviso tra pubblico e privato

Nel 1963 l’ENEL rileva oltre il 99% del capitale e la trasforma in Spa



I PRIMI PASSI

L’industria………..Le attività del CISE alle origini

Fisica nucleare, chimica nucleare e radiochimica, elettronica strumentale, ingegneria del reattore, tecnologia dei materiali

nucleari

In seguito si aggiungeranno

Ottica fondamentale ed applicata (LASER), materiali per l’elettronica dello stato solido, dispositivi e celle

fotovoltaiche, indagini ambientali, controlli dell’inquinamento e delle ricadute radioattive



I PRIMI PASSI

L’insegnamento universitario

Il CISE fin dagli inizi - ad opera del Prof. Bolla, docente di Fisica Superiore prima all’Università poi al Politecnico – ha contribuito con i suoi ricercatori a svolgere attività di

insegnamento nelle materie nucleari negli atenei sia a Milano che altrove (Pavia e Parma)



I PRIMI PASSI

L’insegnamento universitario

Nel Politecnico di Milano dal 1950-51 al 1960-61 furono svolti corsi di perfezionamento in Fisica Nucleare Applicata per

laureati

Dal 1955-56 veniva istituita la laurea in Ingegneria NucleareNel 1955 il Prof. Bolla promuoveva la costituzione del Centro

Studi Nucleari Enrico Fermi (CESNEF) presso il Politecnico di Milano

Il Centro fu dotato di un piccolo reattore da ricerca

Obiettivo perseguito anche dal CISE ma senza successo



VERSO LA CHIUSURA DEL CISE

L’industria………..Il grande sogno

IL CIRENE1956 – 1986

CISE REATTORE A NEBBIA

Completamente progettato e costruito in Italia

Un cammino tormentato che non ebbe mai compimento.Il CISE veniva chiuso nel 1998

Il 7 novembre 2007 nasce l’associazione CISE2007www.cise2007.eu



La prima Conferenza Mondiale sull’uso pacifico dell’energia nucleare

GINEVRA 1955

Il messaggio “ATOMS FOR PEACE”

L’industria si muove in tutto il mondo, anche in Italia

Le tecnologie appena affermate(sistemi gas/grafite ed acqua naturale in pressione o bollente)

divengono disponibili

Le prime tre centrali


L’ITALIA……INIZIATIVE INDUSTRIALI SEPARATE

NESSUNA OPPOSIZIONE LOCALE



COSTRUITE DALLE SOCIETA’


LatinaModello Inglese

GariglianoModello USAGeneral Electric

Trino VercelleseModello USAWestinghouse

SIMEA – Società Italiana Meridionale perl’Energia Atomica (ENI, AGIP)

SEN – Società Elettronucleare Nazionale (IRI)

EDISONVOLTA – Gruppo Edison

COSTRUITE DALLE SOCIETA’

TERZI NEL MONDO PER LA PRODUZIONE ELETTRONUCLEARE DOPO USA E UK



L’ENELDurante l’esercizio delle tre centrali con legge del

dicembre 1963 veniva istituito l’Ente Nazionale per l’Energia Elettrica (ENEL)

Le tre centrali venivano trasferite all’ENEL

Centrale Data Pagata milioni di lire

Costo del kWh lire

LATINA Dicembre 1964 64.814 7,29 di cui1,90 combustibile

GARIGLIANO 1965 41.870 7,29 di cui2,18 combustibile

TRINO VERCELLESE

Febbraio 1966 44.762 5,39 di cui1,39 combustibile

L’arresto del Garigliano fu dovuto ad un guastotecnico nel 1978 ritenuto troppo costoso da riparare


La quarta centrale

UN LUNGO CAMMINOLa quarta centrale è la prima dell’ENEL (e l’ultima)

Reattore ad acqua bollente – Potenza 860 MWe

Dopo 10 anni dall’inizio della costruzione di Trino Vercellese (1961) inizia la costruzione della centrale di Caorso

Agosto 1971 – ordinata nel 1969

Difficoltà nelle autorizzazioni e interruzione dei lavori allungano i tempi

Entra in servizio nel maggio 1978 (9 anni dall’ordine)

Da maggio 1978 a ottobre 1986 produce 29,03 TWh con un fattore di utilizzazione del 63%

All’ENEL è costata 306 miliardi di lire con un costo del kWh di 15,77 lire di cui 6 lire per il combustibile


Dopo la quarta centrale

I SOGNI – PROGRAMMA ENEL DEL 1969“Una centrale da 800-1000 MWe ogni anno nel

quinquennio 1970-1974”

MONTALTO DI CASTRO

1971 – Delibera del CdA ENEL per l’acquisto di unacentrale BWR da circa 1000 MWe

1974 – febbraio, il CIPE decide la zona: ALTO LAZIO1975 – nell’Alto Lazio si individua Montalto di Castro1979 – febbraio, permesso di costruzione rilasciato

dal Ministero dell’Industria1980 – 10 febbraio, iniziano i lavori di costruzione1980 – marzo, i lavori vengono sospesi1980 – i lavori vengono ripresi e non saranno mai

terminati


Nel frattempo

LA PRIMA CRISI ENERGETICA DEL 1973 RIDESTA OVUNQUE L’INTERESSE PER IL NUCLEARE

“Potenziare il nucleare in Italia!”Ferri – Ministro dell’Industria

All’esortazione l’ENEL reagisce nel 1975 con il sogno di

5500 MWe per il 198047.000 – 62.000 MWe per il 1990

MANCANO LE AUTORIZZAZIONI LOCALI, I SITI, I PROGETTI ED I FINANZIAMENTI


IL PRIMO INCIDENTE

THREE MILE ISLAND28 MARZO 1979

La centrale di Three Mile Island N°2 (TMI-2) munita di un PWR da circa 850 MWe subisce un incidente

severo per il blocco delle pompe di alimentazione al generatore di vapore

L’impianto è distruttoIl contenimento è completo

L’esplosione chimica è scongiurataNon si contamina l’esterno

Si scaricano solo 15 Curie di Iodio 131Diversi anni per la decontaminazione

Oltre un miliardo di dollari il costo


IL PRIMO INCIDENTE

L’esame degli eventi e la diagnosi dei guasti portò a modificare in meglio e ad integrare le soluzioni

impiantistiche sui PWRNe giovò anche la centrale di Trino Vercellese

Gli americani costituirono l’INPO (Institute of Nuclear Power Operators) per lo scambio di informazioni e di

esperienze sull’esercizio degli impianti

In Italia si corse a convocare la Conferenza Nazionale sulla Sicurezza Nucleare (Venezia – 25, 26, 27 febbraio 1980)

Il CIPE aveva posto una serie di quesiti ad una commissione di esperti che alla fine assolse il nucleare occidentale ma gli interventi degli antinucleari furono

molto pesanti


I PIANI ED IL PROGETTO UNIFICATO

FINALMENTE IL 6 NOVEMBRE 1985

ENEL ordina all’ANSALDO la costruzione della centrale TRINO-2 (2 unità PWR da 1000 MWe ciascuna)

Le caratteristiche fondamentali si rifanno al progetto unificato (PUN)


I PIANI ED IL PROGETTO UNIFICATO

Di fronte all’esperienza operativa dei diversi tipi di reattori installati nei paesi occidentali l’Italia finalmente si propose di

scegliere un unico modello e l’ENEL fu il promotore della definizione di un progetto unificato – il PUN – già dal 1976

Il consenso cadde sul tipo PWR con la benedizione del Ministro dell’Industria Pandolfi, che il 17 marzo 1981 dette l’avvio ai

lavori di progetto

I lavori furono sospesi il 23 dicembre 1987 dopo aver impegnato 23 milioni di ore-uomo oltre a spese effettuate per 670

miliardi di lire

Il progetto, basato su un reattore PWR da 1000 MWe conteneva tutti i più aggiornati criteri e i requisiti, sia per l’esercizio del

reattore, sia per la sicurezza dell’impianto e della popolazione


LA SITUAZIONE INTERNAZIONALEAL DICEMBRE 1985

Si reputa superato l’effetto negativo di Tree Mile Island – 2

Dopo il convegno “A Learning Experience”Ottobre 1985 – AMERICAN NUCLEAR SOCIETY

HERSHEY (PENNSYLVANIA)Sembra che in USA si riprenda il cammino nucleare

ENERGIA NUCLEARE – editoriali:Dicembre 1985

“ANCORA UNA LEZIONE” Aprile 1986


IL DISASTRO DI CHERNOBYL

La notizia in Italia nella notte fra il 28 e il 29 aprile29 aprile 1986 ore 6.45 del mattino, per il GR2 delle 7,30 il giornalista Giulio Rajola telefona a Enrico Cerrai29 aprile mattino: il CISE aggiunge ai dispositivi di raccolta delle ricadute umide e secche destinate alle misure di controllo anche una CAMERA A IONIZZAZIONE per la misura della radioattività ambientaleL’opera del CISE: misure, consulenze, interventi30 aprile pomeriggio il primo aumento del fondo a SegrateL’incidente: le prime ipotesi sulla base della conoscenza del tipo di reattore RBMK da 1000 MWe. Seminario e assemblea al CISE 5 maggio 1986L’accaduto: operazioni e manovre sull’impianto condotte con la massima imperizia e in spregio alle più elementari regole di sicurezza. Inizio ore 1,00 della notte del 25 aprile efine ore 1,24 della notte del 26 aprile con collasso del reattore ed esplosioni



LE CONSEGUENZERadioattività Totale rilasciata nell’atmosfera oltre 50 milioni di Curie (esclusi i gas nobili)

Evacuazione a partire dalle 11 del 27 aprile dei 49.000 abitanti di Pripyat (4 km dall’impianto) e di altri 135.000 abitanti

Ricoverate circa 250 persone in ospedale di cui 31 poi decedute e 208 ospedalizzate

I deceduti provenivano dal personale dell’impianto e dalle squadre dei soccorritori

Effetti sulla tiroide dello Iodio 131 soprattutto nei bambini di età inferiore ai 14 anni

Somministrazione di Iodio stabile, controlli medici ed interventi



Secondo la documentazione portata alla conferenza IAEA (Vienna) 2–12 aprile 1996

“Dieci anni dopo Chernobyl: sintesi delle conseguenze dopo 10 anni”

Riconferma dei 31 decessi. Gli effetti tardivi (leucemie e tumori con periodi di incubazione rispettivamente di 2 e 5-10 anni) possono portare una alterazione della statistica della incidenza tumorale, nell’arco di 25 anni, dell’ordine del 3,6% in più (670 casi) rispetto a quanto atteso normalmente nella stessa popolazione



GLI EFFETTI: EVENTI NAZIONALI E INTERNAZIONALI NEL 1986

15 e 16 maggio: costituzione a Mosca del WANO World Association of Nuclear Operators28-30 maggio: Conferenza internazionale “Il rischio nucleare nella teoria e nella pratica” Roma, Teatro Eliseo, Amici della Terra ed Espresso16-18 luglio: “Incontro Internazionale sulla sicurezza degli impianti nucleotermoelettrici” Venezia, Isola di San Giorgio, ENEL e Ministeri interessati25-29 agosto:“Post accident review meeting on the Chernobyl accident”Vienna IAEA6-11 ottobre: XIII Congresso della World Energy Conference(WEC) “Sviluppo ed uso delle diverse fonti energetiche”



GLI EFFETTI: EDITORIALI DI “ENERGIA NUCLEARE”Rivista fondata dal CISE ed edita dall’ENEA dal dicembre 1984

CHERNOBYL – settembre 1986

VERSO LA CONFERENZA DELL’ENERGIA – dicembre 1986

DOPO LA CONFERENZA – aprile 1987


IL REFERENDUM

IL CONTESTO 8 novembre 1987Abrogare SI o NO

Nella legge n° 856 del 18 dicembre 1973La facoltà dell’ENEL di

“promuovere la costituzione di società con società od enti stranieri, o assumersi partecipazioni che avessero per oggetto “la realizzazione e l’esercizio di impianti elettronucleari”

Dalla legge n.° 8 del 10 gennaio 1983La facoltà dell’ENEL di

“erogare, mediante apposite convenzioni fra le parti, contributi a favore dei comuni e delle regioni sedi di centrali elettriche alimentate con combustibili diversi dagli idrocarburi

La funzione del CIPENell’essere “responsabile della determinazione delle aree suscettibili di insediamenti delle centrali nei casi in cui, nelle sedi competenti, non siano state prese decisioni entro i termini stabiliti dalla legge”

Commento sugli EDITORIALI settembre 1987-dicembre 1987


IL REFERENDUM

L’ESITO E LE CONSEGUENZEL’esito del Referendum portò all’abrogazione dei commi di legge

posti in questioneRisultato: L’ABBANDONO DEL NUCLEARE sancito nel Piano

Energetico del 1988

Commenti “ DOPO IL REFERENDUM” editoriale dicembre 1987“In attesa di un nuovo Piano Energetico Nazionale” aprile 1988“Un passo avanti” settembre 1988“Perdura l’attesa” dicembre 1988

Il 10 agosto 1988 il Consiglio dei Ministri approva il testo del nuovo Piano Energetico Nazionale

A fine 1988 il Parlamento non ha ancora promulgato le norme attuative del PEN

“Continua l’attesa” settembre 1989A fine 1989 il PEN è ancora lettera morta


VENT’ANNI DOPO

LA SITUAZIONE MONDIALE DELL’ENERGIA ELETTRONUCLEARE


VENT’ANNI DOPO

IN SINTESI: NEL MONDO E IN EUROPA


VENT’ANNI DOPO

L’ITALIA RIPRENDE IL CAMMINO?Abbiamo imparato dal passato?

Quali azioni per il “ritorno al nucleare”?

Avere coscienza delle conquiste della nostra storiaFare cultura scientifica fin dalle scuole dell’infanziaInsegnare a ragionare fuori dagli schemi ideologiciComunicare in modo corretto e onesto e stimolare i mezzi di comunicazione a fare altrettantoEvitare fughe in avantiRiprendere in esame il problema dei siti nucleareRazionalizzare e snellire gli iter autorizzativi stabilendo contenuti e tempi certiMobilitare le forze intellettuali, scientifiche, tecniche e industriali verso un obiettivo raggiungibileIncrementare tutte le iniziative in essere che consentano alle nostre forze industriali produttive di partecipare alla realizzazione e alla gestione di nuovi impianti nucleari


VENT’ANNI DOPO

QUALI IMPIANTI OGGI?

Gli impianti del tipo più diffuso, provato ed esercito, nella loro versione più attuale

Il PUN, con il progetto del PWR da 1000 MWe era già pronto per TRINO-2

Il tempo e l’esperienza hanno consentito di migliorare ancora le prestazioni e l’affidabilità dei PWR

La Terza Generazione+Le versioni attuali fino alla taglia dei 1600 MWe (EPR) sono da considerare al momento progetti concreti che sarebbe possibile realizzare, entro un decennio da oggi, anche nel nostro paese

ottenendo un consenso serio e convinto di forze politiche, industriali, finanziarie e scientifiche mobilitate ed organizzate

verso un obiettivo ben preciso

Consideriamo dunque la terza generazione


E LA QUARTA GENERAZIONE?

GENERATION IVAccordo quadro di cooperazione per lo sviluppo di una futura generazione di reattori nucleari sottoscritto nel gennaio 2002 da

Argentina, Brasile, Canada, Francia,Giappone, Corea del Sud, Svizzera, Regno Unito, USA, con l’aggiunta di EURATOM

Obiettivi: Alta economicità, Sicurezza accresciuta, Minimi rifiuti, Resistenza alla proliferazione

Da 100 idee di sistemi di reattori se ne scelgono 6:Reattore veloce raffreddato a gas GFRReattore veloce raffreddato a Piombo LFRReattore a Sali fusi MSRReattore veloce raffreddato a Sodio SFRReattore supercritico raffreddato ad acqua SCWRReattore ad altissima temperatura VHTR

L’Italia è interessata al sistema LFRScala dei tempi: verso il 2040


Grazie per l’attenzione

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