Giancarlo Bolognini, Associazione Italiana Nucleare (AIN) EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ SOCIALE DELLA TECNOLOGIA NUCLEARE

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1 Giancarlo Bolognini, Associazione Italiana Nucleare (AIN) EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ SOCIALE DELLA TECNOLOGIA NUCLEARE FONDAZIONE WILLY BRANDT Viterbo, 24 Settembre 2008

2 EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ SOCIALE DELLA TECNOLOGIA NUCLEARE Sommario 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

3 EVOLUZIONE TECNOLOGICA DEGLI IMPIANTI NUCLEARI Gli impianti della prima generazione 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)

4 EVOLUZIONE TECNOLOGICA DEGLI IMPIANTI NUCLEARI Gli impianti della seconda generazione Le centrali nucleari della seconda generazione sono quelle del boom nucleare degli anni Settanta e Ottanta. Hanno potenze più elevate ( 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. Centrale di Caorso (BWR General Electric)

5 EVOLUZIONE TECNOLOGICA DEGLI IMPIANTI NUCLEARI Gli impianti della terza generazione 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 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)

6 EVOLUZIONE TECNOLOGICA DEGLI IMPIANTI NUCLEARI Gli impianti della terza generazione avanzata (III+) Le centrali della terza generazione avanzata sono caratterizzate da una potenza compresa fra e 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

7 EVOLUZIONE TECNOLOGICA DEGLI IMPIANTI NUCLEARI Gli impianti della quarta generazione 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 I GENERAZIONE II GENERAZIONE III GENERAZIONE III GENERAZIONE + IV GENERAZIONE 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 fisica sicurezza (gli stessi della generazione III+) e affidabilità

8 EVOLUZIONE TECNOLOGICA DEGLI IMPIANTI NUCLEARI I progetti della quarta generazione 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

9 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.

10 EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ SOCIALE DELLA TECNOLOGIA NUCLEARE 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

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

12 CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+) Caratteristiche della centrale AP1000 Westinghouse Sistemi di sicurezza passivi: Sistema di raffreddamento del nocciolo Sistema di isolamento del contenitore Sistema di raffreddamento del contenitore Sistema di isolamento della sala controllo Probabilità di danneggiamento del nocciolo: 5 x 10-7 per reattore e per anno 1/100 rispetto ai reattori di III generazione Probabilità di rilascio significativo di radioattività: 6 x 10-8 per reattore e per anno

13 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 mesi costruzione: 36 mesi avviamento e prove: 6 mesi Caratteristiche di esercizio: ciclo di irraggiamento: mesi tempo di ricarica: 17 giorni vita di progetto: 60 anni fattore di disponibilità: 93%

14 CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+) Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP 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. Centrale di Olkiluoto (Finlandia) 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.

15 CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+) Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP 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.

16 CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+) Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP 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.

17 CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+) Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP 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).

18 CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+) Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP 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.

19 CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+) Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP 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.

20 CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+) Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP 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.

21 CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+) Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP 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 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 combustibile la centrale EPR è in grado di operare a potenze comprese fra il 20 e il 100% della potenza nominale in modo completamente automatizzato.

22 CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+) Caratteristiche della centrale EPR Framatome ANP 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 (10-5 ) per reattore-anno per tutti i tipi di guasto e di rischio; minore di 1 su (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 (10-7 ) per reattore-anno per le sequenze associate alla perdita della funzione di contenimento della radioattività.

23 CARATTERISTICHE DEI REATTORI DELLA TERZA GENERAZIONE AVANZATA (III+) Sicurezza e radioprotezione del personale 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.

24 EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ SOCIALE DELLA TECNOLOGIA 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

25 I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA La centrale di Olkiluoto 3 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.

26 I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA La centrale di Olkiluoto 3 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.

27 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 TVO il 20% in contanti sul bilancio di TVO il 5% attraverso un prestito bancario di lungo termine il 50% attraverso altri prestiti da banche, individualmente e in sindacato. Componenti di finanziamento Importo (G ) % Componente in equity Finanziamento dagli azionisti Finanziamenti bancari Totale 3,2 100

28 I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA La centrale di Olkiluoto : inizio degli studi di fattibilità : studio di impatto ambientale : approvazione studio impatto ambientale : domanda di autorizzazione : autorizzazione del Governo : ratifica del Parlamento (107 sì, 92 no) : invio degli inviti alla gara : ricezione delle offerte di gara : approvazione del piano di finanziamento : sottoscrizione del contratto principale : richiesta delle licenze di costruzione : inizio delle attività di preparazione del sito : concessione delle licenze di costruzione : consegna del cantiere alle ditte appaltatrici : inizio della costruzione delle opere civili

29 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 addetti in cantiere. L avvio dell esercizio commerciale era inizialmente programmato per la metà del 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 L aumento degli oneri finanziari sarà sostenuto dal fornitore (contratto a prezzo bloccato).

30 I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA La centrale di Olkiluoto 3 Centrale di Olkiluoto 3. Situazione del cantiere nel settembre 2007.

31 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 Gli studi di impatto ambientale sono stati consegnati all autorità di controllo nucleare finlandese nel giugno 2007 e nel febbraio 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.

32 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 L impianto sarà dotato di un reattore EPR di potenza pari a 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.

33 I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA La centrale di Flamanville : il CDA di EDF decide in via preliminare la realizzazione della centrale EPR di Flamanville : in attuazione della normativa francese EDF comunica la decisione alla Commissione nazionale per il pubblico dibattito; il dibattito si svolge dal al : in esito alle risultanze del dibattito pubblico, il CDA di EDF conferma in via definitiva la decisione di realizzare la centrale : EDF presenta al governo francese la domanda di autorizzazione e la documentazione di progetto : in attuazione della normativa francese, è avviata una fase di inchiesta pubblica : inizia la preparazione del sito : la Commissione interministeriale per le installazioni nucleari dà parere favorevole alla realizzazione dell impianto : l Autorità di controllo nucleare francese dà parere favorevole alla realizzazione della centrale : il Ministero della sanità francese dà parere favorevole alla realizzazione della centrale : il Governo francese emana il decreto di autorizzazione alla costruzione della centrale : inizia la costruzione della centrale.

34 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).

35 I REATTORI DELLA GENERAZIONE III+ IN COSTRUZIONE IN EUROPA Progetti in corso Facendo seguito a un accordo di cooperazione sottoscritto nel maggio 2005, il 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).

36 EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ SOCIALE DELLA TECNOLOGIA 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

37 CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL ENERGIA NUCLEARE Studi sui costi di generazione dell energia elettronucleare Il costo di produzione del kwh di fonte nucleare è stato valutato nell ultimo decennio nei seguenti studi nazionali e internazionali. 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-IAEA 14) 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

38 CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL ENERGIA NUCLEARE Costi di generazione dell energia elettronucleare valutati nei principali studi

39 CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL ENERGIA NUCLEARE Stima dei costi di generazione elettrica all in per tecnologia di produzione

40 CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL ENERGIA NUCLEARE Composizione dei costi di generazione elettrica (Finlandia, 2003)

41 CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL ENERGIA NUCLEARE Variazione del costo del kwh al variare del costo del combustibile per tre tecnologie di produzione

42 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. 326 GW 370 GW + 13,5% TWh TWh + 40% 7% 57% 36% Realizzazione nuovi impianti Aumento potenza impianti esistenti Aumento fattore di carico Potenza nucleare installata Energia elettrica prodotta Contributi all aumento della produzione elettronucleare Nel periodo il fattore di carico degli impianti nucleari è passato dal 53% all 85% (media mondiale). F.C. 53% 85% F.C. = numero ore di funzionamento in un anno numero di ore in un anno

43 CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL ENERGIA NUCLEARE Miglioramenti nello sfruttamento del combustibile La produzione di energia elettrica per unità di massa del combustibile utilizzato è passata da 500 kwh/g nel 1970 a kwh/g nel 2005, con i seguenti benefici: aumento dell efficienza energetica degli impianti migliore sfruttamento delle risorse di combustibile esistenti periodi di funzionamento più prolungati fra una ricarica e l altra (aumento del fattore di utilizzazione degli impianti) kwh/g 500 kwh/g Fonte: IAEA, 2007

44 CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL ENERGIA NUCLEARE Vantaggi derivanti dal prolungamento dell esercizio degli impianti nucleari 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. 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. N. reattori Anni dall entrata in esercizio Fonte: IAEA, 2007

45 CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL ENERGIA NUCLEARE Vantaggi derivanti dall impiego dei combustibili MOX 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.

46 CARATTERISTICHE ECONOMICHE DELL ENERGIA NUCLEARE Situazione delle risorse uranifere Fabbisogno mondiale di uranio nel 2006 (IAEA 2007): fabbisogno totale: t fabbisogno soddisfatto con nuove risorse: t fabbisogno soddisfatto con materiali in giacenza: t Risorse minerarie esistenti ( Red Book IAEA-NEA 2006): prezzo corrente di mercato dell uranio: 120 $/kg uranio 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 Mt uranio ad alto arricchimento in giacenza (trattati di disarmo): t plutonio ad alto arricchimento in giacenza (trattati di disarmo): 248 t plutonio civile (ritrattamento) ad alto arricchimento in giacenza: 249 t Durata delle risorse al tasso attuale di utilizzazione: solo risorse minerarie A: 70 anni risorse minerarie A + B: 220 anni risorse A + B + C (MOX): 240 anni risorse A + B + C (reattori di IV generazione): anni

47 EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ SOCIALE DELLA TECNOLOGIA 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

48 CARATTERISTICHE AMBIENTALI DELL ENERGIA NUCLEARE Impatto ambientale degli impianti nucleari Gli impianti nucleari hanno il vantaggio di non emettere gas-serra.

49 CARATTERISTICHE AMBIENTALI DELL ENERGIA NUCLEARE Impatto ambientale degli impianti nucleari 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.

50 CARATTERISTICHE AMBIENTALI DELL ENERGIA NUCLEARE Impatto ambientale degli impianti nucleari 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. Centrale nucleare da MWe: combustibile movimentato rifiuti ad alta attività rifiuti a bassa e media attività radioattività (effluenti a lunga vita) 20 t = 2 carri ferroviari all anno 2 t 20 t 2 GBq Centrale termoelettrica (gas, olio combustibile, carbone) da MWe: combustibile movimentato 1-2 Mt = 100 carri ferroviari al giorno (se carbone) CO Mt CO t ossidi di zolfo t ossidi di azoto t particolati in atmosfera t ceneri t metalli pesanti nelle ceneri t radioattività (effluenti a lunga vita) 1-50 GBq

51 CARATTERISTICHE AMBIENTALI DELL ENERGIA NUCLEARE Gestione dei materiali radioattivi 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. Forsmark (Svezia) Oskarshamn (Svezia) Gorleben (Germania) Konrad (Germania) Morseleben (Germania) Yucca Mountain (USA) (in costruzione) L Aube (Francia) El Cabril (Spagna) La Manche (Francia)

52 CARATTERISTICHE AMBIENTALI DELL ENERGIA NUCLEARE Gestione dei materiali radioattivi 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).

53 CARATTERISTICHE AMBIENTALI DELL ENERGIA NUCLEARE Gestione dei materiali radioattivi 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). 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 RADIOATTIVITÀ NATURALE DEL MINERALE DI URANIO La fattibilità del processo di trasmutazione è stata già dimostrata nell ambito del programma di ricerca francese Atalante.

54 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 / kwh olio combustibile 7,0 gas 2,5 biomassa 1,5 fotovoltaico 0,6 nucleare 0,5 idroelettrico 0,5 eolico 0,1 Nel 2006 il nucleare ha prodotto nel mondo circa 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 CO 2, realizzando in un solo anno l equivalente di due Protocolli di Kyoto.

55 EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ SOCIALE DELLA TECNOLOGIA 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

56 IL PROBLEMA DELLA PUBLIC ACCEPTANCE Il sondaggio Eurobarometer 297 (EB69) 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 cittadini europei (UE a 27 paesi). In Italia il sondaggio è stato condotto da ABACUS, che ha analizzato un campione standard di 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)

57 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) Totalmente a favore Abbastanza a favore Abbastanza contrario Totalmente contrario Non so UE 27 PAESI ITALIA 12% 31% 29% 17% 11% 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.

58 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 )

59 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 favore Abbastanza a favore Abbastanza contrario Totalmente contrario Non penso ci sia una soluzione (risposta spontanea) Non so 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.

60 EVOLUZIONE E ACCETTABILITÀ SOCIALE DELLA TECNOLOGIA NUCLEARE 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 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