Le peculiarità della tecnologia elettronucleare Incontro presso l Università Statale di Milano L opzione nucleare in Italia: quali prospettive

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1 Le peculiarità della tecnologia elettronucleare Incontro presso l Università Statale di Milano L opzione nucleare in Italia: quali prospettive Milano 25 maggio 2009

2 Indice della presentazione 2 La situazione e le prospettive nel mondo Gli aspetti peculiari della fonte nucleare 1. L aspetto economico 2. Le riserve di combustibile 3. La sicurezza Terrorismo La non proliferazione 4. Le scorie radioattive

3 Il nucleare nel mondo ( ) 3 NUCLEAR ELECTRICITY GENERATION 2007 REACTORS OPERABLE REACTORS UNDER CONSTRUCTION REACTORS PLANNED REACTORS PROPOSED URANIUM REQUIRED 2009 TWh % No. GWe No. GWe No. GWe No. GWe tonnes U '405

4 Gli impianti nucleari nel mondo 4

5 Nuclear energy consumption by area 5 Chernobyl Dopo Chernobyl aumento del 80% a fronte di un aumento della potenza installata del 40%

6 6 Andamento Trend della of installed capacità capacity installata and e della electricity produzione production di energia elettrica GW(e) TWh Capacity Production Total Capacit [GW(e)] Electricity Production [TWh] Da Mandula IAEA Maggio 2007

7 La disponibilità degli impianti 7

8 8

9 Gli aspetti peculiari della fonte nucleare 9 1. L aspetto economico 2. Le riserve di combustibile 3. La sicurezza La non proliferazione 4. Le scorie radioattive

10 L aspetto economico (premesse) 10 Il costo deve includere tutti gli oneri 1. Il trattamento del combustibile esaurito 2. Lo smaltimento dei rifiuti radioattivi 3. Lo smantellamento o la conversione a fine vita Data la natura della realizzazione, la durata della costruzione e dell esercizio dell impianto le previsioni sono difficili Essendo un investimento capital intensive è molto importante il rispetto dei tempi di programmazione della costruzione e dei fattori di carico

11 L aspetto economico 1 11 Composizione del costo del kwh (%) 40% 20% 70% 20% * 25% 40% 10% 20% 55% Carbone Gas Nucleare Investimento O & M Combustibile * Il costo dell'uranio incide solo per il 5%.

12 L aspetto economico 2 12 Costo di investimento (il cosiddetto overnight cost = OVN, corrispondente alla somma dei valori dei possibili vari contratti per la realizzazione della centrale) dipende: dai costi locali; dal numero di unità per ogni sito; dal numero totale di centrali ordinate. Una stima prevede una variazione tra ~23 /MWh ( è il caso ottimale dei finlandesi, anche con un costo di impianto di ~3.000 /kw) e ~40 /MWh (è il caso di un ordine di una sola unità).

13 L aspetto economico 3 13 Per quanto riguarda gli altri costi (esclusa la quota di capitale) il WEC per future centrali in Europa prevede un costo del kwh: O&M (~6-9 /MWh) Combustibile prima della produzione di elettricità (4,5-9 /MWh con uranio da 75 a 300 $/kg) Fuel cycle (waste management temporaneo + riprocessamento + deposito finale): 1-4 /MWh; Decommissioning (con costi differiti di almeno 60 anni, non contribuisce sostanzialmente al costo totale del kwh anche se il costo effettivo di decommissioning ha valori alti fino ed oltre $/kw in funzione del tipo e dimensione della centrale): costo previsto è 0,5-1 /MWh. In totale tra 11,5-23 /MWh

14 L aspetto economico 3 14 Il possibile costo totale di produzione includendo gli oneri di capitale, O&M, combustibile e suo ciclo (incluso cimitero finale ) e decommissioning sarebbe: per ordine di un solo reattore, /MWh e nel solo caso dell approccio Finlandese /MWh per IRR più elevata per ordini di più centrali con più unità per sito, tra 45 e 60 /MWh.

15 Le riserve di combustibile nucleare 1 15 L uranio è un elemento non abbondante in natura, ma presente quasi ovunque, anche se con concentrazioni diverse. La disponibilità fisica di uranio è praticamente illimitata rispetto a quanto ne serve nei reattori. - Le riserve di uranio certe estraibili al costo di circa 100 $/kg sono 5 milioni di tonnellate (circa 70 anni di autonomia). In generale si tratta di miniere con contenuti di uranio dall 0,05 al 0,5% (50-500ppm). - Al costo di 300 $/kg ne sono disponibili circa altri 20 milioni di tonnellate. Inoltre il recupero di uranio dal ritrattamento del combustibile aumenta significativamente la disponibilità. Da anni una frazione importante del combustibile utilizzato viene dallo smantellamento delle testate nucleari.

16 Le riserve di combustibile nucleare Con la tecnologia dei reattori nucleari attuali si riesce a sfruttare non più del 1% dell uranio naturale (essenzialmente solo l isotopo U 235 ). 2. E tecnicamente matura, anche se economicamente non ancora competitiva, la tecnologia dei reattori autofertilizzanti (tra cui i reattori veloci), con i quali si riesce a sfruttare maggiormente (fino a più del 50%) l uranio naturale (ovvero in parte anche l isotopo U 238 ). I reattori allo studio della IV generazione sono per la maggior parte di tipo autofertilizzante. 3. Inoltre anche il torio (elemento chimico tre volte più abbondante dell uranio) può contribuire a questo processo di autofertilizzazione. La fonte nucleare si configura in prospettiva storica come una fonte praticamente inesauribile

17 La sicurezza 1 17 Morti per TWy per la produzione di energia elettrica (analisi sul periodo )

18 La sicurezza 2 18

19 L uso perverso 19 Gli attentati ad impianti nucleari La proliferazione delle armi nucleari Fuel cycle proliferation resistant

20 Gli attentati ad impianti nucleari 1 20 Obiettivi dei terroristi Aerei Navi Oleodotti e gasdotti Impianti petroliferi Edifici (grattacieli) Metropolitane e treni Scuole, luoghi di culto e spettacolo Finora mai impianti nucleari Il problema più critico è la possibile proliferazione di armi nucleari

21 Gli attentati ad impianti nucleari 2 21 L isola nucleare è piccola Il contenitore ha spessore di calcestruzzo di circa 1m ed è a prova di bomba e di impatto d aereo Il materiale fortemente radioattivo è nel combustibile che è ulteriormente protetto Nel caso siano colpiti altri edifici il reattore automaticamente si spegne

22 Il problema della proliferazione 22 Per costruire bombe nucleari ci vuole U 235 (con arricchimento > 25%) o Pu 239 (con arricchimento> 90%) Il primo si ottiene arricchendo l uranio naturale, è un processo non direttamente legato agli impianti di potenza. Il secondo si ottiene trasmutando l U 238 in appositi reattori di potenza e separando il Pu 239 ottenuto (non è facile). Il Trattato di non proliferazione NPT

23 Il ciclo del combustibile 23 Condizionamento

24 L evoluzione della composizione del combustibile 24

25 Il volume delle scorie 25 Un reattore da 1000 MW produce ogni anno nel caso di ciclo chiuso scorie per un volume di circa 5 m rettori ne producono m reattori per 100 anni di funzionamento ne producono m 3 La piramide di Keope ha un volume di ~ m 3 Il Colosseo ha un volume di ~ m 3

26 Le prospettive per la gestione del combustibile esaurito 26 Il decadimento della radioattività (Partitioning and Transmutation) Relative radio toxicity Riciclo di U, Pu e AM MA attinidi minori FP prodotti di fissione MA + FP U e Pu recycling Pu + MA + FP Spent Fuel Direct disposal Uranium Ore (mine) FP FP P&T of of MA Time (years)

27 Conclusioni a livello generale 27 Il mondo non può rinunciare all energia nucleare: Per mancanza di valide alternative al soddisfacimento dei fabbisogni energetici Per contrastare sospetti effetti climatici Dove si può sviluppare? Solo dove vige un controllo centralizzato delle politiche energetiche con programmazione a lungo termine con certezza delle procedure autorizzative L energia nucleare sarà la fonte del futuro

28 Il problema del consenso pubblico 28 La percezione del rischio da parte del pubblico è 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 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 contendono la localizzazione del cimitero finale delle scorie.

29 Il problema del consenso in Italia 29 Valori medi dei sondaggi 2008: favorevoli 54% contrari 39%

30 Riflessioni conclusive sull Italia e il nucleare 30 La rinuncia al nucleare ha portato gravi difficoltà all industria elettromeccanica ed ha comportato costi elevati per l energia elettrica (non competitivi con gli altri paesi europei) Negli ultimi 30 anni sono stati spesi più di 50 G per le energie rinnovabili e assimilate. In alternativa si sarebbero potuti costruire 15 reattori da 1000MW 1. L EE costerebbe meno 2. L ind. Elettromeccanica prospererebbe 3. Rispetteremmo Kyoto Il punto di partenza è la bonifica dell opinione pubblica devastata da una irresponsabile campagna di disinformazione.

31 Il rientro dell Italia nel nucleare Bonifica della pubblica opinione 2. Riattivare l attività di controllo (in sinergia con l Europa) 3. Ricreare le competenze necessarie Mantenere presidi nell ambito della ricerca e delle Università che mantengano contatti internazionali Favorire le utilities (di nascita italiana) che sono attive nel settore nucleare Favorire le industrie italiane che operano in campo nucleare