Storia contemporanea - equilibri nucleari dopo la Guerra Fredda

CAPITOLO IV

Problematiche relative l’impiego di energia atomica

14 http://www.state.gov/documents/organization/224449.pdf

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4.1 Nesso tra impiego civile e militare

Nucleare militare e civile sono due fratelli gemelli: nascono dalla stessa “madre”,

l’energia atomica. Ma uno dei due fratelli è più “anziano” e fa da guida, traino e

tutore, condizionando l’altro con le sue esigenze preminenti. E’ il nucleare finalizzato

alle applicazioni belliche, strumento fondamentale del “gioco della potenza”.

Storicamente, almeno sino ad oggi, sono le esigenze di potenza degli Stati ad aver

fatto da motore e da battistrada al ciclo della tecnologia atomica.

Il business elettrico da atomo, nei termini di un “libero mercato”, non è mai decollato

né, prevedibilmente, potrà ragionevolmente svilupparsi, almeno nei limiti dell’attuale

civiltà tecnologica e sociale. E’, a conti fatti, del tutto “anti-economico”, secondo

qualsiasi parametro corrente.

Ancora, nel 2010, i maggiori Paesi produttori di energia nucleare sono Stati Uniti,

Russia, Cina, Francia, Regno Unito. Non è un caso se questi sono anche i principali

Paesi detentori di armi nucleari.

Anche gli altri Paesi dotati di centrali elettronucleari sono “Stati atomici”, effettivi

(dispongono di armamento nucleare) o, come si dice, “latenti” (possono assemblare

armamento nucleare). Oppure Paesi, a vari livelli, economici e politici, “satellizzati” o

condizionati da altri “Stati atomici”.

Quando la corsa alle armi atomiche prende slancio, le centrali elettronucleari di

supporto crescono di numero; quando si riducono le testate, il mercato “civile” si

blocca; quando si imbocca la strada di uno sviluppo “qualitativo” delle armi, nuove

“generazioni” di reattori vengono varate .

4.2 Impieghi civili del nucleare

In ingegneria nucleare un reattore nucleare a fissione è un sistema complesso in grado

di gestire una reazione nucleare a fissione a catena in maniera controllata

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(diversamente da quanto accade invece per una ordigno nucleare) ed utilizzato come

componente base nelle centrali nucleari le quali possono contenere anche più reattori

nucleari nello stesso sito.

Esistono reattori nucleari sperimentali di ricerca, nei quali l'energia prodotta è

trascurabile, e reattori di potenza utilizzati dalle centrali nucleari nei quali l'energia

termica prodotta dal reattore viene usata per vaporizzare dell'acqua, la cui energia

viene convertita prima in energia meccanica attraverso l'uso di turbine ed infine in

energia elettrica dagli alternatori.

Allo stato attuale tutti i reattori nucleari commerciali si basano sul processo di fissione

nucleare, mentre quelli a fusione sono ancora nella fase di studio e sono quindi

unicamente reattori di ricerca, visto che attualmente non riescono a produrre più

energia di quella che consumano.

Storicamente il primo reattore nucleare fu quello sperimentale-dimostrativo realizzato

dall'équipe di Enrico Fermi a Chicago, nel reattore CP-1 (Chicago Pile-1), in cui si

ottenne la prima reazione a catena controllata ed autosostenuta il 2 dicembre 1942.

Quasi contemporaneamente venivano allestiti ad Oak Ridge l'impianto pilota l'X-10

(critico nel 1943) nell'ambito del laboratorio MetLab e a Hanford il B-reactor (critico

nel settembre 1944), ambedue finalizzati alla produzione di plutonio, il primo come

unità pilota ed il secondo per la produzione in grande scala.

Nel dicembre 1954 il reattore di Obninsk, URSS divenne critico, e fu il primo reattore

nucleare per uso civile; esso produceva solo 5 MW elettrici, ma fu comunque un

precursore. Come i successori della filiera sovietica, era un reattore del tipo acqua-

grafite, in cui il raffreddamento del nocciolo veniva assicurato da acqua leggera e la

moderazione dei neutroni da blocchi di grafite, ottimo conduttore del calore oltre che

efficace moderatore del flusso neutronico.

Nel 1954 il reattore BORAX (Borax-I) divenne critico, ma non avendo turbine, non

produceva energia elettrica. Dopo l'aggiunta delle turbine (e il cambio di nome a

Borax-II), nel 1955 questo iniziò a produrre commercialmente energia elettrica,

fornendo la cittadina che lo ospitava (Arco, Idaho, USA), se pure in piccola quantità

(6,4 MW). Borax, a differenza del predecessore Obninsk-1 e del successore Calder

Hall, era di tipo BWR (Boiling Water Reactor, o reattore ad acqua leggera bollente, in

cui il fluido di raffreddamento è acqua leggera in cambiamento di fase. Nel 1956,

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infine, parte il primo reattore commerciale di grande potenza, e quindi

economicamente significativo, quello di Calder Hall, in Cumbria, Regno Unito (50

MW), del tipo gas-grafite.

In Italia, il primo reattore nucleare, chiamato Avogadro RS-1 fu costruito a Saluggia

nel 1959 da un gruppo di aziende private, di cui la Fiat era capofila, comprendente

anche la Montecatini; era un reattore di ricerca di tipo a piscina, fu utilizzato

principalmente per scopi sperimentali e non venne mai connesso alla rete elettrica

nazionale, il suo funzionamento venne arrestato nel 1971 e quindi trasformato in

deposito per elementi di combustibile nucleare irraggiato

La prima centrale Italiana per la produzione di elettricità (sempre del tipo gas-grafite

GEC-Magnox, acquistata dall'Inghilterra) fu quella di Latina, critica il 27 dicembre

1962 e che produceva 153 MWe (megawatt elettrici), seguita da quella del Garigliano

(1963), del tipo BWR General Electric a ciclo duale, da 150 MWe e da quella di Trino

Vercellese (1964), del tipo PWR Westinghouse, da 260 MWe.

L'IAEA al 31 dicembre 2009 elencava nel mondo 443 reattori nucleari a fissione in

attività e 56 in costruzione destinati alla produzione di energia, soprattutto in oriente

(Cina, India, Russia, Korea), mentre altri 142 sono pianificati e 327 proposti.

4.3 Smantellamento delle testate

Le testate che devono essere smantellate hanno un lungo iter davanti a sé prima che il

materiale fissile trovi la sua "sistemazione finale". Le testate devono essere prima di

tutto disinnescate (cioè si devono togliere i circuiti di innesco che si trovano nella

parte esterna delle testate). Poi devono essere trasportate nei depositi a cui sono

destinate. Quindi si devono aprire le testate, separando il materiale fissile collocato in

un contenitore metallico detto pit dal resto della testata (esplosivo chimico, sistema

secondario nelle bombe termonucleari, ecc.). A questo punto il pit, che contiene il

plutonio o l'uranio arricchito, può essere ulteriormente smantellato solo al momento

della destinazione finale del materiale fissile. Dal punto di vista della sicurezza il

processo di smantellamento di una testata presenta dunque i seguenti problemi:

• sicurezza del trasporto delle testate disattivate ai depositi;

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• controllo e registrazione accurata di tutte le testate e i pezzi delle stesse che

vengono smantellate;

• custodia in condizioni di sicurezza dei pit in attesa della destinazione finale del

materiale fissile;

• definizione della destinazione finale del materiale fissile e sua attuazione in

condizione di sicurezza;

Occorre sottolineare che l'alto numero delle testate da smantellare imporrà una

protrazione della fase di custodia del materiale fissile sotto forma di pits , e

conseguentemente che i relativi problemi di sicurezza permarranno

indipendentemente dalla scelta della destinazione finale del materiale fissile stesso.

Per quanto riguarda l'uranio arricchito, la destinazione logica è quella di diluirlo con

uranio naturale o impoverito, in modo da costituire uranio a bassi livelli di

arricchimento utilizzabile in reattori nucleari. Per il plutonio una analoga scelta non è

disponibile perché il mescolamento di diversi isotopi del plutonio non elimina il

rischio connesso alla proliferazione nucleare. Viceversa il mescolare plutonio con altri

elementi (uranio) è una procedura che richiede maggiore attenzione perché il processo

inverso (separazione) può essere semplicemente attuato tenendo conto delle diverse

proprietà chimiche degli elementi. Per quanto riguarda la destinazione del plutonio,

tra le numerose scelte prospettate due sono oggi quelle maggiormente considerate:

• considerare il plutonio alla stregua di scorie e custodirlo indefinitamente dopo

averlo trattato in modo da renderne difficile l'accesso (ad esempio vetrificandolo

insieme con materiale altamente radioattivo);

• utilizzare il plutonio per la preparazione di combustibile MOX (ossidi misti di U e

Pu) per reattori nucleari civili.

La scelta tra le precedenti due opzioni sarà determinata da fattori diversi e non

soltanto da questioni di sicurezza. La praticabilità della seconda soluzione sarà

determinata ad esempio dall'esistenza di adeguati impianti di preparazione del MOX,

dalle caratteristiche degli impianti nucleari che possono utilizzare tale combustibile,

dalla convenienza economica dell'intera operazione (costo del MOX contrapposto al

costo del combustibile ad uranio a basso livello di arricchimento), dalle attitudini

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politiche dei paesi potenzialmente interessati ad utilizzare il plutonio come

combustibile nucleare. Ad esempio può svolgere un ruolo l'ostilità della pubblica

opinione in alcuni paesi occidentali verso la scelta nucleare come, in direzione

opposta, può pesare la convinzioni del governo russo che il "plutonio è una ricchezza

nazionale". A proposito dei tempi di smantellamento delle testate nucleari, ci

possiamo facilmente rendere conto che la velocità di smantellamento delle testate non

è eccessivamente alta. Basta confrontare i seguenti dati riferiti agli USA:

• Media annua delle testate nucleari americane prodotte negli anni 1959 e 1960: oltre

7000;

• Testate nucleari americane smantellate nel 1969: oltre 3000;

• Anni in cui sono state smantellate più di 2000 testate nucleari americane per anno:

1959, 1964, 1966, 1968, 1969, 1975, 1976 ;

• Media annua delle testate nucleari americane smantellate nel dopo guerra-fredda

(dal 1991 al 1995): 1550 .

Per quanto riguarda la Russia, questa ha smantellato dal 1986 armi nucleari ad un

ritmo iniziale compreso tra 2000 e 3000 all'anno. Il ritmo è stato successivamente

rallentato per attestarsi su poco meno di 2000 testate per anno.

Il MOX (mixed oxide) o plutonio combustibile, viene prodotto da industrie di

rielaborazione in Francia, a La Hauge dalla COGEMA, e in Gran Bretagna a

Sellafield dalla BNFL: questi stabilimenti prendono il combustibile bruciato dai

reattori delle centrali che producono energia nucleare, ed attraverso un processo

altamente inquinante, isolano il plutonio dagli altri elementi radioatti