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NUOVE TECNOLOGIE NUCLEARITRA SICUREZZA

E NON PROLIFERAZIONE

di Sergio F. Garribba

Milano, Università Bocconi, 7 maggio 2008

NUOVE TECNOLOGIE NUCLEARITRA SICUREZZA

E NON PROLIFERAZIONE

di Sergio F. Garribba

Milano, Università Bocconi, 7 maggio 2008

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1. Governo delle tecnologie nucleari

a) Sicurezza: limitare i rischi e le conseguenze di fughe di sostanze radioattive nell’ecosistema

b) Non-proliferazione: evitare la diffusione incontrollata di materiali e componenti nucleari a doppio uso

Sicurezza e non-proliferazione sono categorie dinamiche che conformano lo sviluppo tecnologico nucleare e ne dipendono

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2. Sicurezza nucleare: esordi

a) Barriere fisiche per contenere possibili eventi incidentali

b) Agenzie di sicurezza: ogni impianto nucleare un caso

c) No a concorrenza sul grado di sicurezza

d) Generale sottovalutazione dei livelli di radioattivitàammissibili

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3. Garantire la sicurezza nucleare: anni 1970-80

a) Rischio nucleare e limiti probabilistici Pj Cj < Lim j

b) Standardizzazione del progetto del sistema nucleare (NSS)

c) Analisi degli incidenti estremi (fusione del nocciolo)

d) Gradi di sicurezza coerenti nel ciclo del combustibile

4. Proliferazione nucleare: esordi

a) Trattato di Non-Proliferazione (e costituzione di AIEA nel 1956)

b) Controllo del commercio e dell’uso dei materiali nucleari (tracciabilità)

c) Progressivo “accorciamento” della distanza tecnologica sensibile

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5. Ritardare la proliferazione nucleare:anni 1970-80

a) Controllo della diffusione delle tecnologie nucleari sensibili (INFCE). Nuclear Suppliers Group (1975)

b) Limiti regionali al ritrattamento del combustibile nucleare, riuso del plutonio, reattori autofertilizzanti veloci

c) Limiti fisici ai reattori di ricerca e richiamo dei materiali nucleari sensibili

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6. Necessità di un nuovo ordine nucleare globale: anni 1986-2001

a) Incidente nucleare di Chernobyl (aprile 1986)

b) Dissolvimento del blocco sovietico

c) Ulteriori sub-potenze nucleari (Pakistan, Nord Corea, …)

d) Nuovo terrorismo internazionale (11 settembre 2001)

e) Avvio e formazione di mercati liberi (e regolati) dell’energia elettrica

7. Strategie per la sicurezza nucleare

a) Progressiva standardizzazione degli impianti nucleari e delle procedure di sicurezza

b) Valorizzazione dei sistemi di sicurezza passivi/intrinseci

c) Creazione di reti di informazione nucleari globali (WANO)

d) Potenziamento delle salvaguardie fisiche

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8a. Terza generazione di reattori nucleari

a) Prima generazione (fino ad anno 1970): reattori e prototipi per produzione di energia elettrica e plutonio oggi in fase di smantellamento

b) Seconda generazione (anni 1970-2000): varietà di opzioni tecnologiche - reattori ad acqua leggera pressurizzata e bollente, reattori ad acqua pesante, gas-grafite, acqua-grafite, sodio, altri

c) Terza generazione: riduzione delle opzioni tecnologiche - European Pressurised Reactor (EPR), AP1000, ABWR, VVER 1000/1500, altri

8b. Terza generazione di reattori nucleari

a) Sviluppo tecnologico incrementale: ottimizzazione di sistemi nucleari della generazione precedente

b) Sistemi di terza generazione proposti o in corso di costruzione in paesi industriali avanzati

c) L’integrazione sistema-impianto nucleare-procedure-istituzioni potrebbe rallentare lo sviluppo tecnologico “radicale”

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9. Strategie per la non proliferazione

a) Revisione del Trattato di Non-Proliferazione

b) Rafforzamento del sistema di salvaguardie nucleari contro il terrorismo internazionale

c) Formazione di centri regionali per i servizi del combustibile nucleare

d) Accordi bilaterali con le nuove sub-potenze nucleari

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10. Verso una nuova era nucleare?

a) Riduzione della dipendenza da petrolio e gas nell’approvvigionamento energetico

b) Opzioni credibili per contrastare il cambiamento di clima

c) Energia competitiva per le economie emergenti

11. Quale futuro?

a) Generation IV International Forum (GIF): Argentina, Brasile, Canada, Francia, Giappone, Korea, Regno Unito, Stati Uniti, Sud Africa, Svizzera

b) International Uranium Enrichment Center (IUEC) –Russia Global Nuclear Energy Partnership (GNEP) – Stati Uniti

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12a. Quarta generazione: obiettivi

a) Sostenibilità: uso efficiente del combustibile, ridotta produzione di rifiuti nucleari

b) Economicità: costo dell’energia competitivo, primi impianti-prototipo commerciali entro l’anno 2030

c) Sicurezza e affidabilità: elevato grado di sicurezza, bassa probabilità di danni al nocciolo del reattore, no piano esterno di emergenza

d) Resistenza alla proliferazione e ad attacchi terroristici

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12b. Quarta generazione: difficoltà

a) Possibili miglioramenti e innovazioni nella terza generazione (ad esempio IRIS) ne possono prolungare la vita

b) Proprietà del “know how” non ben definita, né criteri e procedure di sicurezza di riferimento (licensing)

c) Collaborazione internazionale eterogenea con ruolo delle imprese da precisare

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13. Reattore veloce raffreddato a gas (GFR)

a) Raffreddamento con elio e ciclo del combustibile chiuso

b) Produzione di energia elettrica e idrogeno

c) Sicurezza passiva

d) Utilizza materiali nucleari fertili e minimizza produzione di scorie nucleari

The Gas-Cooled Fast Reactor (GFR)

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14. Reattore veloce raffreddato a piombo (LFR)

a) Raffreddamento con piombo o con lega piombo-bismuto

b) Produzione di energia elettrica, idrogeno, calore di processo

c) Lungo intervallo di ricarica (15-20 anni)

d) Possibile piccola taglia per paesi emergenti

The Lead-Cooled Fast Reactor (LFR)

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15. Reattore termico a sali fusi (MSR)

a) Combustibile circolante a fluoruri fusi

b) Produzione di energia elettrica e idrogeno

c) Funzionamento anche con ciclo torio-uranio

d) Possibile bruciamento di attinidi con ricircolazionecontinua

The Molten Saft Reactor (MSR)

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16. Reattore veloce raffreddato con sodio (SFR)

a) Reattore con ciclo del combustibile chiuso

b) Produzione di energia elettrica

c) Opzioni modulari fino a grandi taglie

d) Evoluzione del progetto di reattori autofertilizzanti precedenti (Francia, Stati Uniti)

The Sodium-Cooled Fast Reactor (SFR)

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17. Reattore supercritico raffreddato con acqua (SCWR)

a) Reattore termico o veloce raffreddato con acqua ad alta temperatura

b) Produzione di energia elettrica

c) Alto rendimento e impianto compatto

d) Evoluzione del progetto di reattori ad acqua bollente precedenti (Giappone)

The Supercritical-Water-Cooled Reactor (SCWR)

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18. Reattore termico a gas ad alta temperatura (VHTR)

a) Reattore moderato a grafite, raffreddato con elio

b) Produzione di idrogeno, in alternativa elettricità e calore di processo

c) Taglie di potenza flessibili

d) Evoluzione di progetti di reattori a gas precedenti (Germania, Giappone)

The Very-High-Temperature Reactor (VHTR)

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19a. Global Nuclear Energy Partnership: obiettivi

a) Formazione di consorzio con partecipazione di paesi in via di sviluppo per la fornitura dei servizi del ciclo del combustibile nucleare

b) Schemi per affitto del combustibile nucleare e ripresa del combustibile esaurito

c) Possibile sviluppo di reattori nucleari di piccola taglia per paesi in via di sviluppo

19b. Global Nuclear Energy Partneship: difficoltà

a) Necessità di armonizzare GNEP con iniziative complementari o simili (IUEC)

b) Pari opportunità tra i paesi partecipanti negli accordi tecnologici

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20. Conclusioni: quale politica europea?

a) Accelerare la formazione di un “mercato interno”nucleare europeo

b) Promuovere l’energia nucleare come parte integrante di una strategia di risposta al cambiamento climatico (post-Kyoto)

c) Favorire il coordinamento e l’integrazione dei programmi nazionali di R&S

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21. Conclusioni: quale politica nazionale?

a) Definire un percorso credibile di rientro e di partecipazione ai programmi nucleari internazionali

b) In assenza di “mercato interno” nucleare individuare alleanze prioritarie, anche istituzionali, con paesi

c) Formare il capitale umano necessario per operare sul nuovo mercato nucleare mondiale