Giancarlo Bolognini, Associazione Italiana Nucleare (AIN)

EVOLUZIONEE ACCETTABILITÀ SOCIALEDELLA TECNOLOGIA NUCLEARE

FONDAZIONE WILLY BRANDTViterbo, 24 Settembre 2008

Sommario

EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ

SOCIALE DELLA TECNOLOGIA NUCLEARE

1. Evoluzione tecnologica degli impianti nucleari

2.

I reattori della generazione III+

3.

Efficienza e sicurezza degli impianti nucleari

4.

Caratteristiche economiche dell’energia nucleare

5.

Caratteristiche ambientali dell’energia nucleare

6.

Atteggiamento della pubblica opinione

Gli impianti della prima generazione

EVOLUZIONE TECNOLOGICA DEGLI IMPIANTI NUCLEARI

Le centrali nucleari della prima generazione sono sorte tra la fine anni Cinquanta e l’inizio anni Sessanta.

Hanno caratteristiche di prototipo, potenza ridotta (200 MWe) e caratteristiche di sicurezza ormai superate rispetto alle concezioni successive.

Hanno subito negli anni numerosi interventi di adeguamento alle norme di sicurezza più

recenti.

Centrale del Garigliano (BWR General Electric)

Le centrali nucleari della seconda generazione sono quelle del “boom”

nucleare degli anni Settanta

e Ottanta.

Hanno potenze più

elevate (600-1.000 MWe) e caratteristiche di sicurezza fondate sull’analisi probabilistica sviluppata all’inizio degli anni Settanta.

Sono state oggetto di numerosi interventi di adeguamento alle norme di sicurezza più

recenti.

Gli impianti della seconda generazione

Centrale di Caorso (BWR General Electric)

EVOLUZIONE TECNOLOGICA DEGLI IMPIANTI NUCLEARI

Le centrali nucleari della terza generazione sono state realizzate negli anni Novanta e hanno fatto tesoro di tutte le esperienze precedenti.

Sono caratterizzate da una potenza di 1.000-1.400 MWe e da un ulteriore sostanziale miglioramento della sicurezza.

Sono presi in considerazione anche incidenti limite, quali la fusione del nocciolo, e provvedimenti ingegneristici per minimizzarne le conseguenze.

Centrale di Kashiwazaki – Unità n. 6 e n. 7(ABWR General Electric)

Gli impianti della terza generazione

EVOLUZIONE TECNOLOGICA DEGLI IMPIANTI NUCLEARI

Le centrali della terza generazione avanzata sono caratterizzate da una potenza compresa fra 1.000 e 1.650 MWe e tengono conto dei miglioramenti tecnologici (materiali, sistemi di controllo) e dei risultati delle ricerche degli ultimi vent’anni.

Attraverso l’adozione di sistemi passivi sono concepite per garantire la sicurezza anche in modo indipendente dalle azioni degli operatori.

Le caratteristiche di sicurezza eliminano i rischi di contaminazione grave all’esterno dell’impianto.

AP-1000 Westinghouse

EPR Areva

Gli impianti della terza generazione avanzata (III+)

EVOLUZIONE TECNOLOGICA DEGLI IMPIANTI NUCLEARI

Gli impianti della quarta generazione sono oggetto di un programma di ricerca, sperimentazione e sviluppo industriale che dovrebbe rendere disponibili i primi prototipi non prima del 2025-2030.

Gli obiettivi di sviluppo di questi reattori prevedono miglioramenti nei seguenti campi:sostenibilità

(uso ottimale dell’uranio e minimizzazione dei rifiuti)

economia (costi inferiori alle altre fonti di energia e basso rischio finanziario)resistenza alla proliferazione e protezione fisicasicurezza (gli stessi della generazione III+) e affidabilità

Gli impianti della quarta generazione

I GENERAZIONE

1955

1960 1965

1970 1975

1980 1985

1990 1995

2000 2005

2010 2015

2020 2025

2030 2035

2040

II GENERAZIONEIII GENERAZIONE

III GENERAZIONE +IV GENERAZIONE

EVOLUZIONE TECNOLOGICA DEGLI IMPIANTI NUCLEARI

GFR – Reattore veloce a gas SFR – Reattore veloce al sodio LFR - Reattore veloce al piombo

MSR – Reattore a sali fusi SCWR – Reattore a vapore supercritico VHTR – Reattore ad alta temperatura

I progetti della quarta generazione

EVOLUZIONE TECNOLOGICA DEGLI IMPIANTI NUCLEARI

Gli sviluppi futuri

Il miglioramento della tecnologia, dell’efficienza e della sicurezza dei reattori procede tuttora a livello internazionale con obiettivi di breve, medio e lungo termine.

A breve termine (0-5 anni): Reattori di terza generazione avanzata (III+).

Aumentare la sicurezza, migliorare lo sfruttamento del combustibile, migliorare l’efficienza e allungare la vita media degli impianti. I reattori di questo tipo comprendono impianti già

offerti sul mercato internazionale, come l’EPR (Areva-Siemens) e l’AP1000 (Toshiba- Westinghouse).

A medio termine (5-10 anni): Global Nuclear Energy Partnership (GNEP).

Sviluppo di reattori multiscopo di piccola taglia esportabili nei paesi emergenti e con ciclo del combustibile gestito centralmente dal paese esportatore, al fine di garantire la sicurezza ed evitare ogni rischio di proliferazione nucleare. All’iniziativa GNEP hanno finora aderito 20 paesi, tra cui l’Italia.

A lungo termine (20-25 anni): Generation IV International Forum (GIF)

Sviluppo di reattori di quarta generazione in grado di migliorare lo sfruttamento del combustibile (reattori veloci, in grado di utilizzare l’uranio 238), aumentare il rendimento degli impianti (reattori ad alta temperatura) e ridurre la produzione di scorie ad alta attività

(separazione e trasmutazione delle scorie mediante irraggiamento

negli stessi reattori). All’iniziativa GIF hanno finora aderito 18 paesi, oltre all’Euratom.

EVOLUZIONE TECNOLOGICA DEGLI IMPIANTI NUCLEARI

Sommario

1.

Evoluzione tecnologica degli impianti nucleari

2. Caratteristiche dei reattori della terza generazione avanzata III+

3.

Efficienza e sicurezza degli impianti nucleari

4.

Caratteristiche economiche dell’energia nucleare

5.

Caratteristiche ambientali dell’energia nucleare

6.

Il problema della “public acceptance”

EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ

SOCIALE DELLA TECNOLOGIA NUCLEARE

CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+)

Caratteristiche della centrale AP1000 Westinghouse

■

L’impianto AP1000 deriva dall’evoluzione degli impianti PWR Westinghouse (i più

diffusi, con il 50%

della potenza installata nel mondo).

■ Ha una potenza di 1.000-1.250 MWe.

■

Il progetto ha ricevuto la certificazione finale da parte della US-NRC nel dicembre 2005.

■

È

basato su una drastica semplificazione impiantistica e sull’adozione di sistemi di sicurezza di tipo passivo.

■ N. valvole: -

50%■ N. pompe rilevanti per la sicurezza:

-

35%■ Lunghezza tubazioni:

-

80%■ Volume edifici in classe sismica:

-

45%■ Lunghezza cablaggi:

-

85%

Caratteristiche della centrale AP1000 Westinghouse

■ Sistemi di sicurezza passivi:

Sistema di raffreddamento del noccioloSistema di isolamento del contenitoreSistema di raffreddamento del contenitoreSistema di isolamento della sala controllo

■ Probabilità

di danneggiamento del nocciolo:

5 x 10-7

per reattore e per anno1/100 rispetto ai reattori di III generazione

■ Probabilità

di rilascio significativo di radioattività:

6 x 10-8

per reattore e per anno

CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+)

Caratteristiche della centrale AP1000 Westinghouse

■

La centrale AP1000 ha una concezione di tipo modulare e può essere realizzata in 60 mesi (5 anni) a partire dalla preparazione del sito:

preparazione del sito: 18 mesicostruzione: 36 mesiavviamento e prove: 6 mesi

■ Caratteristiche di esercizio:

ciclo di irraggiamento: 16-20 mesitempo di ricarica:

17 giorni

vita di progetto:

60 annifattore di disponibilità:

93%

CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+)

■

L’EPR (Enhanced Pressurized Reactor) deriva dall’evoluzione dei reattori francesi N4 e tedeschi KONVOI e integra i risultati dei programmi di ricerca e sviluppo francesi (CEA) e tedeschi (Karlsruhe).

■

Nasce da una cooperazione tra Francia (Framatome, EDF) e Germania (Siemens KWU, E.ON). Le attività

nucleari di Framatome e

Siemens KWU sono state successivamente fuse per dare luogo alla Framatome ANP, società

oggi appartenente ad Areva e a Siemens.

Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP

■ Il progetto EPR è

stato sviluppato sulla base delle seguenti specifiche:

documento EUR (European Utilities Requirements) emanato dalle utilities europee;documento URD (Utility Requirements Document) emanato dall’

US Electric Power

Reserarch Institute (EPRI);raccomandazioni formulate nel 1993 e nel 1995 congiuntamente dalle autorità

di scurezza

francese e tedesca.

Centrale di Olkiluoto (Finlandia)

CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+)

■

L’edificio reattore, l’edificio combustibile e due dei quattro edifici di salvaguardia sono protetti da una struttura esterna in calcestruzzo rinforzato.

■

Gli altri due edifici di salvaguardia sono protetti attraverso la separazione e la collocazione in posizioni opposte rispetto all’edificio reattore.

Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP

CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+)

■

Doppio contenimento.

■

“Liner”

interno in acciaio a tenuta (6 mm).

■

Cilindro interno in calcestruzzo armato precompresso.

■

Cilindro esterno in calcestruzzo rinforzato.

■

Volte ellissoidali tra loro indipendenti.

■

Componenti e sistemi del circuito primario collocati in compartimenti separati.

Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP

CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+)

■

I sistemi di alimentazione di emergenza e di raffreddamento di sicurezza sono ubicati in quattro diversi edifici di salvaguardia (3).

■

Ciascun sistema è suddiviso in

quattro catene ridondanti, ciascuna delle quali è

ospitata in

un edificio diverso.

■

I generatori diesel di emergenza (4) sono collocati in due edifici separati in posizioni opposte rispetto all’edificio reattore (1).

Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP

CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+)

■

Sezione superiore del vessel ricavata in un unico pezzo forgiato.

■

Sezione centrale estesa per tutta la lunghezza del nocciolo.

■

Flusso neutronico sulla parete interna ridotto aumentando il diametro del vessel e adottando un riflettore radiale.

■

Fondo del vessel privo di penetrazioni.

Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP

CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+)

■

Sistema di raffreddamento di sicurezza del reattore costituito da quattro sottosistemi indipendenti.

■

Ciascuno di essi è sufficiente per assolvere

autonomamente alle funzioni di raffreddamento del reattore.

Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP

CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+)

■

Il pozzo del reattore e la zona di raccolta del nocciolo fuso (corium) sono privi d’acqua, al fine di evitare interazioni ad alta energia corium-acqua.

■

In caso di colata del corium, quest’ultimo è

incanalato e raccolto in una apposita zona (“core catcher”) costituita da una grande vasca con intercapedine raffreddata.

■

In tal modo, in caso di fusione completa e fuoriuscita del nocciolo fuso dal vessel è

possibile raffreddare il corium senza che l’acqua entri direttamente in contatto con esso.

Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP

CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+)

■

Caratteristiche tecnico-economiche:

riduzione dei costi di generazione elettrica (-10% sugli impianti nucleari della III generazione, -20% sugli impianti a gas a ciclo combinato);riduzione del consumo di uranio (-17% per MWh prodotto);riduzione della produzione di materiali radioattivi a lunga vita

(-15% per MWh prodotto);

miglioramento della resa elettrica rispetto alla resa termica (+14%);massima flessibilità

nell’uso di combustibili ad ossidi misti di uranio e plutonio (MOX).

■

L’elevato livello di competitività

dell’EPR si basa sulle seguenti caratteristiche fondamentali:

potenza di 1.650 MWe (la più

elevata fra gli impianti attualmente proposti sul mercato);efficienza complessiva pari al 36-37% (a seconda delle condizioni locali del sito);breve periodo di costruzione (48 mesi dalla prima gettata di calcestruzzo)allungamento della vita operativa di progetto (60 anni);aumento del fattore di disponibilità

dell’impianto durante la vita operativa (92%);

utilizzo migliorato e flessibile del combustibilela centrale EPR è

in grado di operare a potenze comprese fra il 20 e il 100% della potenza

nominale in modo completamente automatizzato.

Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP

CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+)

■

La filosofia di sicurezza dell’impianto EPR si basa su due presupposti:

sensibile miglioramento della funzionalità

dei sistemi di protezione

finalizzati ad impedire la fusione del nocciolo;adozione di salvaguardie aggiuntive per controllare anche le conseguenze di un incidente di fusione del nocciolo.

■

L’analisi probabilistica di sicurezza applicata all’impianto EPR fornisce i seguenti valori:

1 su 100.000 (10-5) per reattore-anno per tutti i tipi di guasto e di rischio;minore di 1 su 1.000.000 (10-6) per reattore-anno per eventi originati all’interno dell’impianto (10 volte inferiore al valore tipico dei reattori attualmente in esercizio);minore di 1 su 10.000.000 (10-7) per reattore-anno per le sequenze associate alla perdita della funzione di contenimento della radioattività.

Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP

CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+)

■

L’uso di materiali a basso tenore di cobalto nel circuito primario e il trattamento spinto dell’acqua di ciclo minimizzano il trasporto di prodotti di corrosione attivati e riducono le dosi cui sono esposti gli addetti alla manutenzione dell’impianto.

■

La dose collettiva che interessa il personale di manutenzione è

inferiore a

0,4 Sievert-uomo per reattore e per anno.

■

La dose collettiva risulta in tal modo più

che dimezzata

rispetto alla dose media di 1 Sievert-uomo per reattore e per anno rilevata dall’OCSE negli impianti di tecnologia occidentale attualmente in esercizio nel mondo.

Sicurezza e radioprotezione del personale

CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+)

Sommario

1.

Evoluzione tecnologica degli impianti nucleari

2.

Caratteristiche dei reattori della terza generazione avanzata III+

3. I reattori della generazione III+ in costruzione in Europa

4.

Caratteristiche economiche dell’energia nucleare

5.

Caratteristiche ambientali dell’energia nucleare

6.

Il problema della “public acceptance”

EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ

SOCIALE DELLA TECNOLOGIA NUCLEARE

■

La Finlandia ha deciso nel 2002 di realizzare un nuovo impianto nucleare per rispondere alla crescita del fabbisogno elettrico a fronte della crescente dipendenza dalle importazioni di energia elettrica dall’estero.

La centrale di Olkiluoto 3

I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA

■

Gli studi condotti nel 2000 e nel 2003 dalla Lappeenranta University of Technology hanno giustificato la realizzazione del nuovo impianto sulla base

del costo di produzione del kWh;della sua insensibilità

ad eventuali

variazioni del costo dei combustibili;delle positive ricadute ambientali.

La centrale di Olkiluoto 3

I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA

La centrale di Olkiluoto 3

■

L’impianto di Olkiluoto 3 appartiene alla TVO, società

di produzione

elettrica a maggioranza privata (57%) ma partecipata dallo stato al 43%.

■

Il costo complessivo dell’impianto (3,2 miliardi di euro) è

stato finanziato

come segue:

il 25% da parte degli azionisti di TVOil 20% in contanti sul bilancio di TVOil 5% attraverso un prestito bancario di lungo termineil 50% attraverso altri prestiti da banche, individualmente e in sindacato.

Componenti di finanziamento Importo (G€) %Componente in equity 0.64 20Finanziamento dagli azionisti 0.16 5Finanziamenti bancari 2.40 75Totale 3,2 100

I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA

La centrale di Olkiluoto 3

■

04.1998: inizio degli studi di fattibilità■

06.1998: studio di impatto ambientale

■

02.2000: approvazione studio impatto ambientale■

11.2000: domanda di autorizzazione

■

01.2002: autorizzazione del Governo■

05.2002: ratifica del Parlamento (107 sì, 92 no)

■

09.2002: invio degli inviti alla gara■

03.2003: ricezione delle offerte di gara

■

12.2003: approvazione del piano di finanziamento ■

12.2003: sottoscrizione del contratto principale

■

01.2004: richiesta delle licenze di costruzione■

02.2004: inizio delle attività

di preparazione del sito

■

02.2005: concessione delle licenze di costruzione■

04.2005: consegna del cantiere alle ditte appaltatrici

■

03.2005: inizio della costruzione delle opere civili

I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA

La centrale di Olkiluoto 3

■

Nelle attività

di costruzione sono coinvolte società

di 26

paesi (tra cui l’Italia).

■

Le attività

in sito richiederanno complessivamente circa 30 mila anni-uomo con un picco di oltre 2.500 addetti in cantiere.

■

L’avvio dell’esercizio commerciale era inizialmente programmato per la metà

del

2009.

■

Difetti nei getti di calcestruzzo e imperfezioni di forgiatura nei componenti del liner dell’edificio reattore hanno costretto a rinviare l’entrata in esercizio alla metà

del 2010.

■

L’aumento degli oneri finanziari sarà

sostenuto dal fornitore

(contratto a prezzo bloccato).

I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA

La centrale di Olkiluoto 3

■ Centrale di Olkiluoto 3. Situazione del cantiere nel settembre 2007.

I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA

Il progetto di Olkiluoto 4

■

Nel marzo 2007 TVO e Fortum hanno avviato l’iter di valutazione di impatto ambientale per una nuova unità

nucleare di potenza compresa fra 1000 e 1800 MW (tecnologia PWR

o BWR) da

realizzarsi nei siti di Olkiluoto o Loviisa.

■

Il nuovo impianto dovrebbe entrare in esercizio fra il 2016 e il

2018.

■

Gli studi di impatto ambientale sono stati consegnati all’autorità

di controllo nucleare finlandese nel giugno 2007 e nel febbraio 2008.

■

Nel giugno del 2007 è

stata costituita la nuova joint venture Fennovoima Oy comprendente

Outokumpu (acciaierie)Boliden (attività

minerarie)

Rauman (utility energia)Katterno Group (utility energia)E.On Suomi (utility energia, sussidiaria finlandese di E.On).

■

La partecipazione a Fennovoima si è

successivamente allargata; l’attuale assetto proprietario vede il 66% delle quote detenuto da 62 imprese (operatori e utenti elettrici) e il 34% detenuto da E.On.

I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA

La centrale di Flamanville 3

■

In Francia è attualmente in

costruzione la centrale EPR di Flamanville 3, la cui entrata in esercizio è

prevista per

il 2012.

■

L’impianto sarà

dotato di un reattore EPR di potenza pari a 1.650 MWe.

■

L’investimento complessivo stimato è

di 3,6 miliardi di euro, dovuto per il 60% alla parte nucleare dell’impianto e per il 40% alla parte convenzionale.

■

Le attività

di costruzione, iniziate nel luglio 2007, dureranno 54 mesi; l’inizio dell’esercizio commerciale è

previsto per il 2012.

I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA

La centrale di Flamanville 3

■

06.2004: il CDA di EDF decide in via preliminare la realizzazione della centrale EPR di Flamanville 3.

■

10.2005: in attuazione della normativa francese EDF comunica la decisione alla Commissione nazionale per il pubblico dibattito; il dibattito si svolge dal 19.10.2005 al 18.02.2006.

■

05.2006: in esito alle risultanze del dibattito pubblico, il CDA

di EDF conferma in via definitiva la decisione di realizzare la centrale.

■

05.2006: EDF presenta al governo francese la domanda di autorizzazione e la documentazione di progetto.

■

06.2006: in attuazione della normativa francese, è

avviata una fase di inchiesta pubblica.■

07.2006: inizia la preparazione del sito.

■

12.2006: la Commissione interministeriale per le installazioni nucleari dà

parere favorevole alla realizzazione dell’impianto.

■

02.2007: l’Autorità

di controllo nucleare francese dà

parere favorevole alla realizzazione della centrale.

■

03.2007: il Ministero della sanità

francese dà

parere favorevole alla realizzazione della centrale.■

04.2007: il Governo francese emana il decreto di autorizzazione alla costruzione della centrale.

■

07.2007: inizia la costruzione della centrale.

I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA

La centrale di Flamanville 3

■ Centrale di Flamanville 3. Getto della piattaforma dell’edificio reattore (dicembre 2007).

I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA

Progetti in corso

■

Facendo seguito a un accordo di cooperazione sottoscritto nel maggio 2005, il 30.11.2007 EDF ed ENEL hanno sottoscritto un accordo in forza del quale l’ENEL ha acquisito una quota pari al 12,5% della centrale di Flamanville 3.

■

ENEL contribuirà

a finanziare al 12,5% la centrale di Flamanville 3 e preleverà

una quota corrispondente dell’energia elettrica che sarà

prodotta dall’impianto.

■

ENEL ha inoltre acquisito un’opzione, valida fino al 2023, sul 12,5% di altri cinque impianti

EPR che saranno realizzati in Francia nello stesso periodo.

■

In parallelo alla progettazione e alla realizzazione delle centrali di Olkiluoto 3 e di Flamanville 3, Areva ha sottoposto il progetto EPR ad autorizzazione negli USA (dicembre 2007) e nel Regno Unito.

■

In base a un accordo sottoscritto nel novembre 2007, Areva, in joint venture con la società

di stato cinese CGNPC, realizzerà

due centrali EPR in Cina, a Taishan, nella provincia di Guangdong.

■

Westinghouse ha 12 reattori AP1000 in opzione negli USA e 4 reattori AP1000 in costruzione in Cina (2 a Zanmen, nella provincia di Zhejiang, e 2 a Haiyang, nella provincia di Shandong).

I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA

Sommario

1.

Evoluzione tecnologica degli impianti nucleari

2.

Caratteristiche dei reattori della terza generazione avanzata III+

3.

I reattori della generazione III+ in costruzione in Europa

4. Caratteristiche economiche dell’energia nucleare

5.

Caratteristiche ambientali dell’energia nucleare

6.

Il problema della “public acceptance”

EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ

SOCIALE DELLA TECNOLOGIA NUCLEARE

■

Il costo di produzione del kWh di fonte nucleare è

stato valutato nell’ultimo decennio nei seguenti studi nazionali e internazionali.

Studi sui costi di generazione dell’energia elettronucleare

1)

1997: Studio condotto dall’industria elettrica europea (UNIPEDE)2)

1999: Studio svolto da Siemens, oggi Framatome ANP (Germania)

3)

2000: Studio dell’Institute for Public Policy, Rice University (USA)4)

2000: Studio della Lappeenranta University of Technology (Finlandia, aggiornato nel 2003)

5)

2002: Studio della UK Performance and Innovation Unit (PIU, Regno Unito)6)

2002: Studio svolto da Scully Capital (USA)

7)

2003: Studio della Lappeenranta University of Technology (Tarjanne, Finlandia)8)

2003: Studio del Segretariato all’Energia (DGEMP, Francia)

9)

2003: Studio del Massachusetts Institute of Technology (MIT, Boston, USA)10)

2004: Studio della Royal Academy of Engineers (RAE, Regno Unito)

11)

2004: Studio della University of Chicago, finanziato dall’US-DOE (USA)12)

2004: Studio del CERI -

Canadian Energy Research Institute (Canada)

13)

2005: Studio congiunto OCSE-NEA / ONU-IAEA14)

2005: Business Case for Early Orders of New Nuclear Reactors, OXERA

15)

2006: Studio OECD-NEA 16)

2007: Studio della Commissione Europea

17)

2007: Studio del World Energy Council

CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL’ENERGIA NUCLEARE

Costi di generazione dell’energia elettronucleare valutati nei principali studi

CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL’ENERGIA NUCLEARE

Stima dei costi di generazione elettrica “all‐in”

per tecnologia di produzione

CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL’ENERGIA NUCLEARE

Composizione dei costi di generazione elettrica (Finlandia, 2003)

CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL’ENERGIA NUCLEARE

Variazione del costo del kWh al variare del costo del combustibile per tre tecnologie di produzione

CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL’ENERGIA NUCLEARE

Aumento dell’efficienza degli impianti nucleari

Grazie all’aumento della efficienza degli impianti, negli ultimi decenni la produzione di energia nucleare è

aumentata più

del numero e della potenza complessiva degli impianti in esercizio.

1970 2006

53%

85%F.C.

1990 2006Potenza nucleare

installata

+ 13,5%326 GW370 GW

1990 2006Energia elettrica

prodotta

+ 40%1.890 TWh

2.650 TWh7%

36%57%

Contributi all’aumento dellaproduzione elettronucleare

Realizzazione nuovi impianti

Aumento potenza impianti esistenti

Aumento fattore di carico

F.C. = numero ore di funzionamento in un annonumero di ore in un anno

Nel periodo 1970-2006 il fattore di carico degli impianti nucleari è

passato dal 53% all’85%

(media mondiale).

CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL’ENERGIA NUCLEARE

La produzione di energia elettrica per unità

di massa del combustibile utilizzato è

passata da 500 kWh/g nel 1970 a 1.000 kWh/g nel 2005, con i seguenti benefici:

aumento dell’efficienza energetica degli impiantimigliore sfruttamento delle risorse di combustibile esistentiperiodi di funzionamento più

prolungati fra una ricarica e l’altra

(aumento del fattore di utilizzazione degli impianti)

Miglioramenti nello sfruttamento del combustibile

Fonte: IAEA, 2007

500 kWh/g

1.000 kWh/g

CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL’ENERGIA NUCLEARE

Componenti del costo del kWh nucleare:

costo del capitale investito:

55%costi di esercizio e manutenzione:

30%

costo del combustibile 15%

Dopo l’ammortamento dell’impianto (20-30 anni) il costo del kWh si dimezza; vi è

quindi interesse a prolungare la vita operativa dei reattori attraverso la sostituzione di alcuni componenti, l’ammodernamento della strumentazione e la verifica dello stato di

conservazione dell’impianto.

Vantaggi derivanti dal prolungamento dell’esercizio degli impianti nucleari

L’US-NRC ha già concesso un

prolungamento di 20 anni della licenza di esercizio a 52 dei 104 reattori in funzione negli USA e ha all’esame analoghe richieste per i restanti reattori.

Anni dall’entrata in esercizio

N. reattori

Fonte: IAEA, 2007

CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL’ENERGIA NUCLEARE

Si va affermando in tutti i paesi la gestione del combustibile nucleare a ciclo chiuso (ritrattamento), in alternativa allo smaltimento del combustibile esaurito tal quale.

Le ragioni sono connesse con l’ottimizzazione dello sfruttamento del combustibile nucleare e con la riduzione della produzione di materiali ad alta attività.

Il ritrattamento del combustibile scaricato dai reattori consente infatti di separare

l’uranio 238 (95%)l’uranio 235 non fissionato (1%) il plutonio prodotto nel reattore (1%)i residui ad alta attività

(3%)

Uranio e plutonio (97% del combustibile nucleare esaurito) sono riutilizzabili (riciclabili) per fabbricare combustibile fresco (ad ossidi misti di uranio e plutonio, MOX).

Il combustibile ad ossidi misti di uranio e plutonio (MOX) è

utilizzato sempre più

nei reattori con l’obiettivo di passare dal corrente terzo di nocciolo alla metà

e poi al nocciolo intero, con una

contemporanea crescita delle resa energetica del combustibile impiegato.

La crescente adozione del combustibile MOX consente anche di valorizzare sul piano energetico gli stock di plutonio derivanti dallo smantellamento delle testate nucleari.

Non esiste altro modo per distruggere il plutonio.

Vantaggi derivanti dall’impiego dei combustibili MOX

CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL’ENERGIA NUCLEARE

Fabbisogno mondiale di uranio nel 2006 (IAEA 2007):

fabbisogno totale: 66.529 tfabbisogno soddisfatto con nuove risorse:

39.655 t

fabbisogno soddisfatto con materiali in giacenza:

26.874 t

Risorse minerarie esistenti (“Red Book”

IAEA-NEA 2006):

prezzo corrente di mercato dell’uranio:

120 $/kguranio estraibile a costi non superiori a 130 $/kg: 4,7 Mt

(A)

uranio estraibile a costi superiori a 130 $/kg: 9,7 Mt (B)

Altre risorse esistenti (CISAC 2005):

(C)

uranio depleto in giacenza:

1,2 Mturanio ad alto arricchimento in giacenza (trattati di disarmo):

1.842 t

plutonio ad alto arricchimento in giacenza (trattati di disarmo):

248 tplutonio civile (ritrattamento) ad alto arricchimento in giacenza:

249 t

Durata delle risorse al tasso attuale di utilizzazione:

solo risorse minerarie A: 70 annirisorse minerarie A + B: 220 annirisorse A + B + C (MOX): 240 annirisorse A + B + C (reattori di IV generazione): 14.000 anni

Situazione delle risorse uranifere

CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL’ENERGIA NUCLEARE

Sommario

1.

Evoluzione tecnologica degli impianti nucleari

2.

Caratteristiche dei reattori della terza generazione avanzata III+

3.

I reattori della generazione III+ in costruzione in Europa

4.

Caratteristiche economiche dell’energia nucleare

5. Caratteristiche ambientali dell’energia nucleare

6.

Il problema della “public acceptance”

EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ

SOCIALE DELLA TECNOLOGIA NUCLEARE

Gli impianti nucleari hanno il vantaggio di non emettere gas-serra.

Impatto ambientale degli impianti nucleari

CARATTERISTICHE AMBIENTALI DELL’ENERGIA NUCLEARE

Un impianto nucleare scarica nell’ambiente deboli tracce di radioattività, contenuta negli effluenti liquidi e gassosi dell’impianto, in quantità

notevolmente inferiore alla radioattività

ambientale.

Tra le prescrizioni di esercizio dell’impianto emanate dall’Autorità

di controllo è

inclusa la cosiddetta “formula di scarico”, che stabilisce i quantitativi massimi di radionuclidi che possono essere immessi nell’ambiente su base giornaliera,mensile e annuale.

I quantitativi autorizzati sono determinati sulla base dell’analisi di rischio radiologico, tenendo conto della ricettività

ambientale e di tutte le possibili vie di propagazione all’uomo.

In caso di piena utilizzazione della formula di scarico le dosi derivanti alla popolazione residente nell’area circostante l’impianto sono ampiamente trascurabili (qualche milionesimo) rispetto alle dosi comunemente ricevute dalla radioattività

ambientale.

La radioattività

effettivamente emessa da un impianto nucleare è

usualmente pari a qualche percento dei quantitativi autorizzati con la formula di scarico.

La radioattività

scaricata da un impianto nucleare (facilmente misurabile) è

controllata attraverso una

rete di monitoraggio radiologico che si estende per chilometri intorno

all’impianto.

Per quanto sopra, dal normale funzionamento di un impianto nucleare non può derivare alcun danno all’uomo e all’ambiente.

Impatto ambientale degli impianti nucleari

CARATTERISTICHE AMBIENTALI DELL’ENERGIA NUCLEARE

Il problema dei rifiuti radioattivi prodotti negli impianti nucleari si pone per quantitativi molto limitati, inferiori di molti ordini di grandezza ai quantitativi

di rifiuti tossico-nocivi prodotti nelle

centrali termoelettriche convenzionali e nelle attività

industriali comunemente accettate.

Impatto ambientale degli impianti nucleari

Centrale nucleare da 1.000 MWe:

combustibile movimentato 20 t = 2 carri ferroviari all’annorifiuti ad alta attività

2 t

rifiuti a bassa e media attività

20 t radioattività (effluenti a lunga vita) 2 GBq

Centrale termoelettrica (gas, olio combustibile, carbone) da 1.000 MWe:

combustibile movimentato 1-2 Mt = 100 carri ferroviari al giorno (se carbone)CO2

4-7 MtCO 600-2.000 tossidi di zolfo 4.500-120.000 tossidi di azoto 4.000-27.000 tparticolati in atmosfera 1.500-5.000 tceneri

25.000-100.000 t

metalli pesanti nelle ceneri 1-400 tradioattività (effluenti a lunga vita) 1-50 GBq

CARATTERISTICHE AMBIENTALI DELL’ENERGIA NUCLEARE

Depositi definitivi per materiali a bassa e media attività

(il 95% dei materiali radioattivi prodotti negli impianti nucleari) sono in esercizio in quasi tutti i paesi industriali.

Gestione dei materiali radioattivi

Forsmark (Svezia) Oskarshamn (Svezia) Gorleben (Germania) Konrad (Germania)

Morseleben (Germania) Yucca Mountain (USA) (in costruzione)

L’Aube (Francia) La Manche (Francia)El Cabril (Spagna)

CARATTERISTICHE AMBIENTALI DELL’ENERGIA NUCLEARE

Per i materiali ad alta attività

(solo il 5% dei materiali radioattivi prodotti negli impianti nucleari) è

in fase di studio in molti paesi lo

smaltimento geologico.

L’unico deposito geologico attualmente in funzione si trova nel New Mexico (USA) e ospita materiali derivanti dai programmi militari.

Lo smaltimento geologico dei materiali provenienti dalle centrali nucleari al momento non è

necessario (i materiali continuano ad

essere stoccati presso gli impianti).

Gestione dei materiali radioattivi

CARATTERISTICHE AMBIENTALI DELL’ENERGIA NUCLEARE

Il problema delle scorie ad alta attività

è

in via di soluzione sistematica attraverso le ricerche sulla separazione e sulla trasmutazione. Le tecniche in fase di sviluppo in Francia, Regno Unito, Stati Uniti e Giappone consentiranno di ridurre il tempo di decadimento a circa 300 anni (analogo a quello dei materiali a media attività).

Gestione dei materiali radioattivi

RADIOATTIVITÀ

NATURALEDEL MINERALE DI URANIO

Il riciclo di uranio e plutonio (MOX) riduce il periodo di decadimento di un fattore 20.

La trasmutazione degli attinidi minori riduce ancora il periodo di decadimento di un fattore 1000.

La fattibilità del processo di trasmutazione è stata già dimostrata nell’ambito del programma di ricerca francese Atalante.

CARATTERISTICHE AMBIENTALI DELL’ENERGIA NUCLEARE

Impatto ambientale degli impianti nucleari

Progetto europeo EXTERNE:

valutazione dei “costi esterni” associati all’uso delle diverse tecnologie di produzione elettrica

Cosa sono i “costi esterni”

(externalities)?

sono la monetizzazione degli impatti sulla salute, sull’ambiente e sulle attività economiche, inclusi gli effetti di possibili incidenti, tenendo conto di tutto il ciclo produttivo.

Risultati (valori medi dei costi esterni valutati in 15 paesi europei):

carbone 8,5 c € / kWholio combustibile 7,0 gas 2,5biomassa 1,5fotovoltaico 0,6nucleare 0,5idroelettrico 0,5eolico 0,1

Nel 2006 il nucleare ha prodotto nel mondo circa 2.660 miliardi di kWh, che altrimenti sarebbero stati prodotti utilizzando carbone. In tal modo nel solo 2006 il nucleare ha consentito di evitare l’immissione in atmosfera di 2 miliardi di tonnellate di CO2 , realizzando in un solo anno l’equivalente di due Protocolli di Kyoto.

CARATTERISTICHE AMBIENTALI DELL’ENERGIA NUCLEARE

Sommario

1.

Evoluzione tecnologica degli impianti nucleari

2.

Caratteristiche dei reattori della terza generazione avanzata III+

3.

I reattori della generazione III+ in costruzione in Europa

4.

Caratteristiche economiche dell’energia nucleare

5.

Caratteristiche ambientali dell’energia nucleare

6. Il problema della “public acceptance”

EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ

SOCIALE DELLA TECNOLOGIA NUCLEARE

■ Sondaggio Eurobarometer 2008 (EB69)

■

pubblicato nel luglio 2008■

coordinato da TNS Opinion & Social

■

condotto fra il 18 febbraio e il 22 marzo 2008

■

ha interessato 26.746 cittadini europei (UE a 27 paesi).

■ In Italia il sondaggio è

stato condotto da ABACUS, che ha analizzato un campione standard di 1.036 cittadini.

■ Il sondaggio segue i precedenti condotti

■

nel 1998 (EB50, Europa a 15 paesi)■

nel 2001 (EB56, Europa a 15 paesi)

■

nel 2005 (EB63, Europa a 25 paesi)

IL PROBLEMA DELLA “PUBLIC ACCEPTANCE”

Il sondaggio Eurobarometer 297 (EB69)

■

Domanda: “Sei totalmente a favore, abbastanza a favore, abbastanza contrario o totalmente contrario alla produzione di energia con impianti nucleari?” (% risposte)

12% 31% 29% 17% 11%ITALIA

UE 27 PAESI

Totalmente a favore Abbastanza a favore Totalmente contrarioAbbastanza contrario Non so

■ L’Italia è

il paese dell’Unione Europea nel quale si registra il maggiore spostamento delle opinioni verso posizioni favorevoli (30% nel 2005, 43% nel 2008, differenza +13%).

■ Le posizioni espresse dall’Italia sono attualmente pressoché

identiche a quelle medie dell’UE27.

IL PROBLEMA DELLA “PUBLIC ACCEPTANCE”

Il sondaggio Eurobarometer 297 (EB69)

■

Domanda: “Sei totalmente a favore, abbastanza a favore, abbastanza contrario o totalmente contrario alla produzione di energia con impianti nucleari?” (% “totalmente a favore” + “abbastanza a favore”)

IL PROBLEMA DELLA “PUBLIC ACCEPTANCE”

Il sondaggio Eurobarometer 297 (EB69)

■

Domanda: “E se ci fosse una soluzione definitiva e sicura per la gestione dei rifiuti radioattivi saresti totalmente a favore, abbastanza a favore, abbastanza contrario o totalmente contrario alla produzione di energia con gli impianti nucleari?” (% di risposte fra quanti si sono dichiarati contrari nella domanda precedente)

Totalmente a favoreAbbastanza a favore

Totalmente contrarioAbbastanza contrario

Non soNon penso ci sia una soluzione (risposta spontanea)

■ In Europa il 39% (in Italia il 31%) dei contrari al nucleare diventa favorevole se esiste una soluzione definitiva e sicura al problema dei rifiuti radioattivi.

IL PROBLEMA DELLA “PUBLIC ACCEPTANCE”

Il sondaggio Eurobarometer

297 (EB69)

Conclusioni

La tecnologia nucleare……è

molto conveniente sul piano economico, soprattutto in Italia.

…è

tra le più

compatibili dal punto di vista ambientale…è

l’unica utilizzabile su vasta scala per ridurre le emissioni di gas-serra.

Il problema della gestione dei materiali radioattivi……è

stato tecnicamente risolto in tutti i paesi aventi un programma elettronucleare

…è

in via di soluzione definitiva attraverso le ricerche in corso

I reattori della terza generazione avanzata……sono

100 volte più sicuri di quelli della terza generazione

…sono

più efficienti dal punto di vista tecnico-economico

I reattori della quarta generazione……non

saranno disponibili prima del 2025-2030

…avranno

caratteristiche di sicurezza analoghe a quelli della terza generazione avanzata

Non ci sono dunque motivazioni serie per aspettare i reattori di quarta generazione.

La pubblica opinione italiana è abbastanza consapevole, ma……è

necessaria una infrastruttura di gestione dei materiali radioattivi

…è

necessaria una efficace campagna di informazione istituzionale

EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ

SOCIALE DELLA TECNOLOGIA NUCLEARE