Siamo lieti di annunciarvi una serie di tre webinar esclusivi, organizzati in collaborazione con l’associazione Polispace.
Il primo incontro si è tenuto venerdì 11 Marzo alle 18:00, e ha trattato della generazione di potenza nucleare sulla Luna. In particolare, sono state presentate le considerazioni per stabilire un carico di base utilizzando combustibile fossile presente sul territorio lunare evitando così di dover inviare materiale radioattivo dalla Terra alla Luna.
Il secondo incontro si è tenuto il 18 marzo, tratterà della generazione di energia per la Terra dallo spazio. E’ possibile soddisfare i bisogni energetici terrestri tramite dei satelliti orbitanti diminuendo la generazione di gas serra sulla Terra?
Il terzo incontro, in programma per domani 25 marzo, tratterà dei razzi termici nucleari. Presenterà il loro funzionamento tramite la massa di reazione dell’idrogeno derivata dalla luna ed il loro possibile utilizzo come mezzo per raggiungere gli asteroidi ricchi di Platino in circa 3 mesi, per aprire un nuovo mercato da miliardi di dollari.
NOVITA’: il secondo e terzo incontro sono riservati in presenza ai soci Polispace e Nucleare e Ragione, ma è possibile per tutti seguirli online! E’ sufficiente registrarsi a questo link.
Tutti e tre gli eventi sono tenuti dal Dr. Peter Schubert, professore di ingegneria elettrica e informatica e direttore del Richard G. Lugar Center for Renewable Energy (LCRE) all’Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI). Il Dr. Schubert detiene 43 brevetti USA, è autore di oltre 100 pubblicazioni tecniche ed è il principale ricercatore in progetti di ricerca del Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti (USDA), del Dipartimento dell’Energia (DOE), del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti (DOD), della National Science Foundation (NSF) e della NASA.
Se non volete perdervi le prossime iniziative esclusive organizzate da e per i soci del Comitato Nucleare e Ragione, considerate l’opportunità di iscrivervi! Come fare? Seguite le istruzioni a questo link.
Questo post è stato scritto il 20 febbraio 2022, quattro giorni prima che la Russia invadesse l’Ucraina. A seguito dei combattimenti intorno alla centrale di Chernobyl, è stato rilevato un aumento del livello di radiazioni probabilmente causato dal passaggio di mezzi che ha sollevato polvere dal terreno. I valori sono rientrati nella norma nel giro di poche ore [9] e vale quindi quanto scritto sotto a proposito degli incendi del 2020.
Il post si conclude con “teniamolo a mente per la prossima volta”. E la “prossima volta” ci ha messo poco ad arrivare.
di Massimo Burbi
Di quella volta che ho misurato livelli di radiazioni 5000 volte superiori alla “norma” (e non ho corso rischi).
Pochi sanno che, quasi ovunque si vada, incluse Chernobyl e Fukushima, la parte del viaggio in cui si prenderà la dose di radiazioni ionizzanti più elevata sarà il tempo trascorso in aereo a 10-12 km di altitudine, tutta colpa dei raggi cosmici (100% naturali) [1], ma ancora meno persone sanno che viaggiando può capitare di incontrare anche di “peggio”. Dove? Ci arriviamo tra un attimo.
Nel mio ultimo volo aereo intercontinentale da Tokyo a Monaco di Baviera, che ormai risale tristemente ad oltre due anni fa, il mio dosimetro ha accumulato una dose di 44 microsievert (μSv) in 11 ore di volo. Quel dosimetro non è fatto per i raggi cosmici che si trovano alla quota di crociera di un volo di linea, e considerando che il volo è avvenuto a fine 2019, vicino al minimo solare [2], una stima più realistica della dose accumulata da me e dagli altri passeggeri oscilla tra 60 e 70 μSv [3], ovvero una media di circa 6 μSv all’ora (μSv/h).
Figura 1 – Andamento della dose media oraria rilevata durante il volo Tokyo – Monaco. Totale 44.49 μSv. Dosimetro Tracerco PED+
Mettiamo le cose in prospettiva: la dose media da fonti naturali presa in un anno da un abitante dell’Italia è di 3300 μSv [4], quei circa 65 μSv in 11 ore di volo sono quindi più o meno la dose che avrei preso a terra in una settimana. Vuol dire che i livelli medi di radiazioni assorbite in quel volo sono stati circa 15 volte quelli a cui sarei stato esposto (in media) a terra per via della somma di raggi gamma terrestri, raggi cosmici, ingestione di cibo e soprattutto inalazione di Radon.
Figura 2 – Contributi naturali alla dose efficace media individuale in un anno per la popolazione italiana (valori in mSv)
Un rateo di dose 15 volte più alto che a terra fa la sua figura, ma è niente rispetto a quello che stavo per misurare da lì a poco. Scendendo dall’aereo il dosimetro è sempre rimasto acceso, e quando, pochi minuti dopo, l’ho ripreso in mano, mi sono ritrovato sul display un rateo di dose di picco di 1860 μSv/h, oltre 300 volte i valori medi registrati in volo, e circa 5000 volte quelli medi a terra. Esposti a radiazioni così intense si prende la dose di un anno in meno di due ore.
Figura 3 – Misura effettuata (per caso) durante i controlli di sicurezza in aeroporto: rateo di dose di picco di 1.86 mSv/h, cioè 1860 μSv/h. Dosimetro Tracerco PED+
Dopo un’iniziale uscita degli occhi fuori dalle orbite ho fatto mente locale e ho capito che si trattava di un valore registrato durante i controlli di sicurezza dei bagagli in aeroporto, dove vengono impiegati i raggi X, usati fino a pochi anni fa negli USA e nella EU anche per il controllo di milioni di passeggeri al giorno [5] che passavano attraverso quei varchi con la sola preoccupazione di vedersi requisire bibite varie in bottiglie da più di 100 ml. Tutti incoscienti condannati a morire per le radiazioni?
No, perché il valore di picco da solo vuol dire poco, conta la dose accumulata, che dipende anche dal tempo di esposizione. E’ la stessa differenza che c’è tra velocità massima e distanza percorsa: puoi partire per un viaggio a 1000 km/h, ma se hai carburante per soli 10 secondi percorrerai meno di 3 km, e qualcuno che si è incamminato a piedi avrà fatto più strada di te nel giro di mezz’ora.
Nel caso dei controlli in aeroporto il dosimetro ha misurato quell’elevatissimo livello di radiazioni per appena 1.38 secondi, accumulando una dose di 0.714 μSv, la stessa che una persona prende a terra in meno di due ore e in volo in poco più di 7 minuti. Messa così non fa più tanta paura.
Figura 4 – Dose accumulata dal dosimetro durante i controlli di sicurezza: 0.714 μSv. Dosimetro Tracerco PED+
Tutto questo per dire che titoli sull’incubo radiazioni [6][7], come ad esempio quelli per i valori “16 volte sopra la norma” che abbiamo letto dopo gli incendi dei boschi di Chernobyl, hanno pochissimo senso se non si specifica la durata di questi livelli di radiazioni, che in quei boschi tornarono alla normalità nel giro di poche ore [8], con il risultato che chiunque si trovò a stazionare da quelle partì accumulò dosi trascurabili, cosa che naturalmente non impedì alla nostra stampa di parlarne per giorni, malgrado l’unica foto mostrata da quasi tutti i giornali come prova del “pericolo”, fosse stata scattata quando i livelli misurati erano già scesi a valori che si rilevano 24 ore al giorno alla Stazione Termini di Roma, dove più che delle radiazioni, c’è da aver paura dei ritardi.
Teniamolo a mente per la prossima volta: per parlare di “incubo radiazioni”, il picco da solo non basta.
Martedì 8 Marzo alle 17:00 italiane, il nostro socio Riccardo Chebac terrà una presentazione sul tema dell’energia nucleare. L’ evento è organizzato dall’associazione finalndese Rotaract Tampere Club ed è gratuito e aperto a tutti gli interessati. L’intervento sarà in lingua inglese.
– Vuoi maggiori dettagli sul funzionamento di una centrale e l’energia che riesce a produrre? – Vuoi conoscere quanta CO2 viene immessa nell’ambiente? – Vuoi sapere quali rischi sono associati all’energia nucleare? – Vuoi avere la risposta alla fatidica domanda “e le scorie?”? – Vuoi sapere si più su reattori SMR e di IV Generazione?
Se la risposta è sì, questo è l’evento per te! Ecco il link Zoom per collegarsi e seguire la presentazione in diretta: https://tuni.zoom.us/j/61069705707
Questo articolo risale al 2014, in occasione della crisi in Crimea, ma avremmo potuto scriverlo, identico, in questi giorni. Lo riproponiamo tale e quale.
[come produrre energia elettrica eliminando 20000 testate nucleari]
Le cronache estere delle ultime settimane, fonti di grave preoccupazione per la condizione degli abitanti dell’Ucraina, hanno riportato in auge lo spettro degli armamenti nucleari. Ai morti reali, prezzo di aspri scontri, alle forti divisioni, frutto di politiche che qui non vogliamo descrivere né siamo in grado di giudicare in ogni loro aspetto, vediamo aggiungersi la paura che il precipitare della situazione comporti il riproporsi di contrapposizioni di forza che si pensava archiviate (forse) per sempre con la fine della cosiddetta Guerra Fredda.
Nel nostro piccolo, quasi ad esorcizzare tale pensiero terrificante, vorremmo qui ricordare quanto bene si possa trarre dall’utilizzare le fonti energetiche come veicoli di pace. E tra tutte quella nucleare, in particolare.
A dicembre 2013 è stato completato il programma noto con il nome popolare di “Megatons to Megawatts”. Alla base di tale programma vigeva il contratto…
Come cambierà il trasporto marittimo nei prossimi decenni
di Samuele Meschini e Stefano Segantin
Il nucleare, si sa, ha innumerevoli applicazioni. Oggi andiamo ad esplorare il mondo delle navi elettriche a zero emissioni, insieme all’ Ing. Giulio Gennaro, CTO di CorePower UK, una start-up di successo la cui mission è proprio la decarbonizzazione di questo settore. Perché elettrificare il settore navale civile? Perché il trasporto di merci su navi è responsabile del 3% delle emissioni globali di CO2-eq, cifra destinata a crescere nei prossimi decenni a meno di interventi di decarbonizzazione [1]. E perché abbiamo chiesto il parere tecnico proprio a Giulio? Oltre alla sua decennale esperienza nel settore navale, CorePower UK sta sviluppando un reattore compatto di quarta generazione per decarbonizzare il settore navale. Ma andiamo con ordine.
Traffico marittimo in cui ogni colore rappresenta una diversa tipologia di nave. (Mappa creata da Kiln Digital, www.kiln.digital).
L’utilizzo dell’energia nucleare nel trasporto marittimo non è una moda del momento. Decenni addietro le principali potenze economiche mondiali si concentrarono sulla propulsione nucleare di imbarcazioni di grossa taglia. I sottomarini nucleari progettati nel secondo dopoguerra furono i primi a sfruttare l’energia prodotta da un reattore nucleare per la propulsione. Tale tecnologia venne presto trasferita alle navi civili e, dagli anni ’60, sono entrate in servizio quattro navi cargo: la statunitense Savannah, la tedesca Otto Hahn, la giapponese Mutsu e la russa Sevmorput . Di queste, la Sevmorput è ancora operativa. Un motivo per cui la propulsione nucleare non si sviluppò ulteriormente nel settore civile fu l’elevato costo delle sopracitate navi. L’utilizzo di combustibili fossili era troppo vantaggioso dal punto di vista economico, rendendo la propulsione nucleare scarsamente competitiva. Questo era vero fino a pochi anni fa, quando le esternalità derivanti dall’utilizzo di fonti fossili non venivano penalizzate economicamente. Con la crescente necessità di decarbonizzare il settore, meccanismi come la carbon tax e nuovi modelli di business introdotti nel settore nucleare dalle start-up riporteranno in scena l’utilizzo dell’energia nucleare nella propulsione navale o direttamente nella sua totale elettrificazione, come nel caso delle “all electric ships”, discusse più avanti in questo articolo.
Inoltre, la propulsione nucleare è stata utilizzata laddove era (ed è) richiesta un’elevata autonomia e affidabilità. Ben 9 rompighiaccio russi sono equipaggiati con reattori nucleari per rendere agibili rotte con presenza di ghiaccio, come quella del Mare del Nord. Quando non sono in servizio, alcuni vengono utilizzati come navi turistiche: ebbene sì, è possibile salire su una nave equipaggiata con un reattore nucleare anche in veste di turista, grazie agli elevati standard di sicurezza a bordo. Nel caso siate interessati, sappiate che i biglietti sono piuttosto cari!
Torniamo ora alla decarbonizzazione del trasporto navale, e cerchiamo di capire perché Giulio ed il suo team sono interessati a questo possibile mercato. Come anticipato, il trasporto navale di merci contribuisce per il 2,9 % alle emissioni totali di CO2. Una cifra considerevole, pari a circa un miliardo di tonnellate di CO2 immesse ogni anno nell’atmosfera. Se non verranno adottate politiche di decarbonizzazione della propulsione navale, è possibile che il peso di questo settore sulle emissioni globali cresca dal 3% al 17 % entro il 2050 [1][2].
Una buona notizia è che circa il 10% delle navi più grandi è responsabile per circa il 50% delle emissioni, e queste navi ben si prestano a usare energia nucleare. Ciò significa che se tutte le grandi navi si convertissero all’energia nucleare si eviterebbe l’emissione in atmosfera di circa 500 milioni di tonnellate di CO2 ogni anno. Giulio ci tiene a ricordarci che gli Small Modular Reactors (SMR), e in particolare i Molten Salt Reactors (MSR) possono anche essere utilizzati per produrre combustibili a basse emissioni alternativi (come l’idrogeno verde e derivati: ammoniaca e metanolo verdi, etc …) per decarbonizzare anche la flotta che non potrà (o non vorrà) convertirsi al nucleare.
Per quanto riguarda la vera e propria propulsione nucleare, invece, il principio di funzionamento resta simile alla propulsione navale classica: invece di inviare combustibile ad un motore a combustione interna, si utilizza gas ad alta temperatura per mettere in rotazione un albero motore, che trascina le eliche. La differenza fondamentale è che il fluido che fornisce energia per la propulsione non è riscaldato mediante combustione di combustibili fossili ma sfruttando l’energia termica del reattore, il quale non emette gas climalteranti (come la CO2) durante tutto il suo funzionamento.
Ma non è tutto qui. Uno sviluppo successivo rispetto alla propulsione navale classica sarà costituito dalle cosiddette “all electric ships” (navi completamente elettriche) a energia nucleare. In questo caso il reattore è collegato a un sistema di conversione di potenza che a sua volta trascina un alternatore, generando corrente elettrica e fornendo energia a tutte le utenze di bordo: propulsione, sistemi ausiliari, macchinari, elettronica, illuminazione… In realtà tutte le moderne navi da crociera sono già all electric ships ma ricavano l’energia da motori Diesel invece che da reattori nucleari. Con gli MSR sara’ possibile eliminare combustibili fossili, combustione ed emissioni di gas serra, oltre che NOx, SOx e particolato. Ed è proprio quest’ultimo concetto che viene proposto da Giulio e CorePower.
Rendering di una Atomic – Electric 2700 TEU Feeder, Core Power.
E dal punto di vista della sicurezza? Anche questo aspetto non è del tutto nuovo: esiste un particolare trattato marittimo internazionale denominato SOLAS (Safety Of Life At Sea), il cui Capitolo VIII regola l’utilizzo di reattori nucleari per la propulsione navale. Essendo stato redatto durante la fine degli anni settanta, tale documento fa riferimento a reattori di vecchia generazione. Proprio per fronteggiare le nuove sfide imposte dal cambiamento climatico, e quindi per includere reattori di nuova generazione, è richiesto un aggiornamento delle normative. E’ importante evidenziare che lo sviluppo di reattori di piccola taglia comporta una semplificazione dal punto di vista del licensing, cioè il processo di approvazione da parte delle autorità di sicurezza del progetto di un nuovo reattore nucleare. Se per produrre 3 GWth è sufficiente un reattore di grossa taglia, ne servono circa 10 di piccola taglia. Questo porta ad una produzione in serie dei reattori, con relativa standardizzazione dei modelli e dei processi. Non è quindi necessario un licensing ad hoc per ogni singolo reattore, ma una volta ottenuto il consenso dell’autorità competente è possibile produrre e installare reattori compatti ad un ritmo elevato, permettendo una rapida decarbonizzazione dell’intero settore. Giulio ci informa che anche il decommissioning, cioè lo smantellamento a fine vita, risulta facilitato per la tecnologia MSR, non solo grazie alle ridotte quantità di materiali che bisognerebbe gestire, ma anche perché questi reattori aprono ad una nuova modalità molto più snella di decommissioning. Per quanto riguarda l’utilizzo nel settore navale, gli MSR sono progettati per essere installati e rimossi dalla nave in maniera semplice e sicura. Le dimensioni ridotte permettono il trasporto del reattore stesso in totale sicurezza. E’ quindi possibile selezionare un luogo per lo smantellamento del reattore e lo smaltimento del materiale radioattivo con infrastrutture specializzate ed attrezzate ad hoc, invece che doverlo fare sul posto come nelle centrali più classiche.
Ora che sappiamo che i reattori saranno sicuri e non richiederanno decenni per il licensing, cerchiamo di capire qual è il funzionamento del m-MSR e quali sono i suoi vantaggi. m-MSR sta per marine-Molten Salt Reactor, un reattore modulare di piccola taglia raffreddato a sali fusi con spettro veloce.
Rendering di m-MSR proposti per l’elettrificazione del trasporto navale. (Immagine fornita da CorePower).
Il combustibile è disciolto nel sale fuso, il quale funge quindi sia da combustibile che da liquido refrigerante. Questo è un valore aggiunto alla sicurezza intrinseca del reattore: nel caso in cui si avesse una perdita di refrigerante, il reattore si spegnerebbe a causa della riduzione della quantità di combustibile nel nocciolo. In questo modo si evitano incidenti spiacevoli come la perdita di fluido refrigerante con mancato shutdown del reattore e conseguente surriscaldamento (e possibile fusione) dei materiali. Il combustibile viene classificato come HALEU, cioè un combustibile che, nella classe dell’uranio a basso arricchimento (minore del 20%), sta nella fascia alta. Nello specifico, il m-MSR sfrutta uranio arricchito al 16-19%. Ciò ottimizza la capacità del reattore di autosostenere le reazioni nucleari, escludendo comunque il rischio di proliferazione. Giulio ci racconta che Core Power propone un sale fuso al cloro per i suoi m-MSR, forti di collaborazioni con aziende internazionali che stanno investendo moltissimo in questa tecnologia (come, ad esempio, Terrapower di Bill Gates). Un obiettivo parallelo è quello di rendere questi reattori “onnivori”, ovvero capaci di generare energia anche da diversi tipi di fissile. Il punto di forza forse più peculiare di questi reattori veloci di piccola taglia è che hanno un ciclo del combustibile che copre l’intero arco della vita operativa della nave, non richiedendo quindi “refueling” ed eliminando tutti i rischi di proliferazione connessi con il maneggiare combustibile nucleare a bordo o nei porti. In condizioni ideali si potrebbe persino immaginare di installare il reattore all’interno della nave durante la sua costruzione ed estrarlo quando questa termina il servizio senza mai dover intervenire sul nocciolo dello stesso, neanche per sostituirlo.
Per concludere, ecco cosa abbiamo imparato noi del Comitato Nucleare e Ragione dal nostro incontro con Giulio. Il settore del trasporto navale si affida quasi esclusivamente alle fonti fossili per la propulsione ed è, quindi, un altro settore che si deve avviare verso un’efficacie strategia di decarbonizzazione, senza contare la necessità di preservare oasi di biodiversità di cui il mare è pieno. Viste le dimensioni e le potenze in gioco, senza dimenticare le necessità del settore stesso, il nucleare compatto sembra essere un’ottima promessa per raggiungere la “carbon neutrality”. Il mondo della ricerca e quello delle start-up sta esplorando questo campo, sviluppando e proponendo soluzioni e tecnologie sempre più convincenti e sicure. Nel frattempo, la legislazione internazionale sembra poter partire già da solide fondamenta gettate nel secolo scorso. La versatilità degli SMR apre le porte a possibili applicazioni in svariati campi, tra cui quello della decarbonizzazione del settore navale, andandosi ad inserire nella (ristretta) gamma di tecnologie efficaci, carbon-free e a basso impatto ambientale.
Dopo un lungo periodo di incontri virtuali, domani saremo presenti a Milano per un intervento dal vivo presso l’Istituto Salesiano Sant’Ambrogio.
Il nostro socio Andrea Camerini incontrerà i ragazzi delle classi quinte liceo scientifico e scienze applicate, per parlare dei numeri dell’energia nucleare: consumo di combustibile, produzione di rifiuti, occupazione di suolo, ma anche costi, emissioni e tanto altro!
La nostra associazione crede molto all’approfondimento e al dibattito su questi temi all’interno delle scuole: a volte può essere anche utile come orientamento in uscita dalla maturità!
— AGGIORNAMENTO — La presentazione è disponibile a questo link
Ti piacerebbe proporre un evento simile nella tua scuola? Scrivici!
Lo scorso 2 febbraio la Commissione Europea ha approvato l’atto delegato Taxonomy Complementary Climate che include, sotto specifiche condizioni, anche nucleare e gas.
Dopo la traduzione in tutte le lingue ufficiali, verrà trasmesso al Parlamento e al Consiglio Europeo che avranno 4 mesi (con una possibile proroga di altri 2 mesi) per analizzarlo. Per bocciare il provvedimento, come per tutti gli altri atti, al Parlamento sarà necessaria la maggioranza semplice (353 parlamentari) e al Consiglio almeno 20 Stati membri (72%) che rappresentino almeno il 65% della popolazione. Se non sarà rifiutato, entrerà in vigore il 1 gennaio 2023.
Ma facciamo un passo indietro. La Tassonomia rientra nell’European Green Deal, la strategia di crescita che punta a migliorare il benessere e la salute dei cittadini, rendere l’Europa climaticamente neutrale entro il 2050 e proteggere, conservare e migliorare il patrimonio naturale e la biodiversità.
Per raggiungere questi obiettivi saranno necessari molti investimenti privati: la tassonomia ha proprio l’obiettivo di guidarli, creare un linguaggio comune per identificare progetti e attività economiche che abbiano un sostanziale impatto positivo sul clima e l’ambiente.
La classificazione definita nella Tassonomia non determina se una data tecnologia sarà parte o no del mix energetico degli Stati membri, ma ha l’obiettivo di guidare la transizione indicando tutte le possibili soluzioni che abbiano una dimostrata base scientifica.
Naturalmente la notizia è stata accolta da perplessità, per usare un eufemismo, da molti media ed esponenti politici.
A rispondere indirettamente è la Commissaria UE alla finanza sostenibile, Mairead McGuinness: “Gli Stati membri restano pienamente responsabili delle proprie strategie energetiche”. La tassonomia “non rende obbligatori investimenti in alcuni settori” né “proibisce certi investimenti”. Resta perciò “Uno strumento volontario”. L’atto delegato “può essere imperfetto ma è una vera soluzione che ci spinge ulteriormente verso il nostro obiettivo finale di neutralità del carbonio, credo che abbiamo trovato un equilibrio tra opinioni molto differenti”, assicurando che “il Collegio dei Commissari lo ha approvato esprimendo un sostegno schiacciante”. “Oggi dobbiamo accettare delle soluzioni imperfette” per accelerare la decarbonizzazione perché “abbiamo solo 30 anni”. La Tassonomia sarà “forse imperfetta, ma è una soluzione reale”.
Per quanto riguarda l’energia nucleare, sono ammessi i progetti realizzati entro il 2045 per cui si dimostri di avere un piano operativo di smaltimento dei rifiuti ad alta attività operativo entro il 2050 -oltre a modalità attive di gestione e smaltimento dei rifiuti radioattivi a bassa e media attività. Naturalmente a condizione che si rispettino i più alti standard di sicurezza, imposti dai trattati internazionali – come del resto è già previsto. Sulla questione dei rifiuti radioattivi “vogliamo sottolineare – ha spiegato Mairead McGuinness – che vi è una clausola di revisione, perché questo è un documento vivente: ogni tre anni dovremo esaminare i criteri, relativamente alla migliore tecnologia disponibile, che è probabile che si evolva nel tempo quando si tratta di gestione dei rifiuti”.
In Tassonomia viene anche esplicitata la necessità per i nuovi progetti di utilizzare combustibile resistente agli incidenti (ATF Accident Tolerant Fuel) e che le emissioni di gas serra per l’intero ciclo di vita debbano essere inferiori a 100g CO2e/kWh – soglia che non desta grandi preoccupazioni.
dal report UNECE 2021, Life Cycle Assessment of electricity generation options
In definitiva – finalmente – all’energia nucleare viene riconosciuto il merito: una fonte affidabile, sicura, pulita che nelle previsioni della Commissione rimarrà parte del nostro mix energetico ben oltre il 2050.
Che ne pensate? È un passo nella giusta direzione?
Traduciamo e condividiamo un articolo comparso su mzconsulting il 31 gennaio 2022
Aggiornamento 2/9/2025: abbiamo pubblicato sul nostro canale Instagram alcuni quiz sulle tematiche trattate da questo articolo. Trovate i quesiti e le relative risposte scorrendo fino in fondo alla pagina. Se siete interessati alle puntate precedenti dei nostri quiz, potete leggere gli articoli correlati qui, qui, qui, qui e qui.
Oggi parleremo dell’importanza dei costi di sistema nella comprensione dei costi delle diverse tecnologie di generazione elettrica.
Il rapporto IEA/NEA Projected Cost of Electricity 2020 evidenzia come il nucleare sia competitivo con le alternative nella maggior parte delle giurisdizioni, utilizzando il tradizionale approccio di analisi basato sul costo livellato dell’energia (LCOE). L’LCOE è un ottimo modo per confrontare i costi dell’elettricità: è calcolato su due o più differenti opzioni implementate in un punto della rete con caratteristiche di sistema simili. Tuttavia, quando nel sistema sono presenti le fonti rinnovabili intermittenti, l’LCOE da solo non fornisce più una base sufficiente per un confronto diretto. Per la loro stessa natura, infatti, l’implementazione di fonti rinnovabili aggiunge costi al sistema affinchè queste possano fornire elettricità in maniera affidabile tanto quanto le risorse dispacciabili più tradizionali come il nucleare, l’idroelettrico e le fonti fossili.
Fonte: pexels.com
Quali sono i costi di sistema? In un rapporto emesso dall’Agenzia per l’ energia nucleare dell’OCSE (NEA) , i costi di sistema (si veda il rapporto per una definizione completa) sono sostanzialmente i costi aggiuntivi richiesti per mantenere un sistema stabile, tenendo conto che le fonti rinnovabili, naturalmente intermittenti, producono elettricità solo per un numero limitato di ore, ovvero quando la risorsa è disponibile (per esempio la luce diurna, nel caso degli impianti solari), con un’incertezza dovuta a giorni con scarse risorse (per esempio giornate piovose o nuvolose). A questo si sommano anche i costi infrastrutturali per accedere ad una produzione elettrica più distribuita sul territorio (per esempio una sorgente eolica collocata lontano dalla domanda).
Uno studio del 2018 condotto dal MIT “The Future of Nuclear Energy in a Carbon Constrained World” considera l’impatto dell’energia nucleare sul costo dei sistemi elettrici, nel caso in cui si fissino target di decarbonizzazione avanzati. Nello studio vengono esaminate varie giurisdizioni in tutto il mondo e la conclusione è sempre la stessa: il costo dell’elettricità è inferiore con una quota nucleare maggiore rispetto al tentativo di decarbonizzare con le sole rinnovabili variabili intermittenti (più i sistemi di stoccaggio).
La ragione di questo effetto è fondamentalmente dovuta al tempo relativamente limitato in cui queste risorse producono elettricità. L’energia solare ed eolica vengono prodotte solo quando il sole splende e il vento soffia, il che significa che ciò avviene solo per una parte del tempo e non sempre quando necessario.
I fattori di capacità media di queste tecnologie variano in base alla località, con un valore medio mondiale di poco inferiore al 20% per il solare e di circa il 30-35% per l’eolico (il fattore di capacità corrisponde alla frazione di tempo in cui una risorsa produce elettricità, rispetto al caso in cui fosse operativa per il 100% del tempo). Emerge il contrasto con la disponibilità 24 ore su 24, 7 giorni su 7, dell’energia nucleare, che può funzionare con fattori di capacità superiori al 90%.
L’impatto sui sistemi elettrici è evidente. Data la durata limitata di funzionamento delle rinnovabili, è necessario sovradimensionare molto gli impianti per catturare tutta l’elettricità necessaria quando la risorsa è disponibile in modo da coprire il tempo in cui il sole non splende e il vento non soffia. Tutto questo supponendo che esistano modalità di stoccaggio ragionevolmente efficienti, e al momento ciò non è ancora una realtà. Il risultato è un sistema con una capacità complessiva molto maggiore di un sistema che includa il nucleare (o qualsiasi altra risorsa dispacciabile). Nello studio del MIT, ad esempio, il sistema elettrico del Texas ammonterebbe a 148 GW di potenza installata con il nucleare, ma richiederebbe 556 GW di capacità con le sole rinnovabili. Nel New England un sistema elettrico con il nucleare avrebbe una capacità di 47 GW ma richiederebbe una capacità di 286 GW con le sole rinnovabili. Nel Regno Unito ciò significherebbe 77 GW con nucleare rispetto a 478 senza. E così via. I costi di adeguamento del sistema per accogliere queste capacità molto più grandi sono significativi.
Le ricerche si susseguono, ma giungono tutte al medesimo risultato. Anche uno studio in Svezia, in cui vengono presi in considerazione venti diversi scenari per la completa decarbonizzazione, giunge alla stessa conclusione: in ogni scenario, il sistema più economicamente vantaggioso prevede di continuare ad utilizzare a lungo termine gli impianti nucleari esistente. Più recentemente uno studio in Francia ha dimostrato che decarbonizzare senza nucleare significa necessitare di un sistema elettrico grande più del doppio, e maggiore è la quota nucleare nel sistema, minore è il costo medio di produzione complessivo.
In definitiva, cosa comportano questi risultati per la pianificazione energetica? L’approccio all’implementazione di una rete elettrica economica e affidabile a basse emissioni di carbonio deve iniziare con l’esame dell’intero sistema. Uno studio dovrebbe valutare i costi totali di implementazione del sistema in una serie di scenari utilizzando diverse quote di risorse disponibili. Diverse forme di generazione hanno capacità diverse e queste devono essere prese in considerazioni. Una volta determinato un mix efficiente, dovrebbe essere messo in atto un piano per implementarlo (ad esempio, X% nucleare, Y% solare, Z% eolico, A% stoccaggio, ecc.). Quando si cerca di implementare ciascuna tecnologia, è possibile utilizzare l’LCOE per confrontare le varie opzioni. Ad esempio, quando si confronta un progetto solare con un altro o un progetto nucleare con un altro. Ed ovviamente, se i costi di una specifica tecnologia variano significativamente rispetto alle ipotesi è necessario aggiornare la strategia.
I mercati energetici odierni si basano molto spesso sul presupposto che tutta l’elettricità generata sia la stessa. Questo è vero al momento della generazione quando sì, un elettrone è un elettrone. Sfortunatamente, la capacità di una data tecnologia di essere effettivamente lì per produrre nel momento in cui è necessaria varia sostanzialmente. Pertanto, un confronto diretto tra l’LCOE di un’opzione e un’altra è solo una parte della questione.
Per comprendere appieno i costi dell’elettricità generata, devono essere considerati anche i costi di integrazione di una determinata tecnologia in un sistema affidabile. Dopotutto, ciò che conta davvero è quanto paghiamo come clienti per la nostra elettricità e gli studi parlano chiaro, il nucleare come parte di un sistema completamente decarbonizzato è sempre un costo inferiore rispetto a un sistema basato solo sulle rinnovabili.
QUANTE NE SAI?
Abbiamo di recente lanciato sul nostro canale Instagram una serie di quiz a tema nucleare, con cadenza settimanale. Ecco i quesiti proposti l’1 settembre 2025 (in grassetto le risposte corrette):
1) Quale fonte ha un fattore di capacità maggiore? a – Nucleare b – Eolico c – Solare
2) I costi di sistema sono costi: a – necessari per costruire un impianto b – del carburante c- extra per integrare fonti intermittenti
3) Perchè l’LCOE non basta per confrontare fonti? a – Molto complesso da calcolare b – Vale solo per le rinnovabili c – Non tiene conto dei costi di sistema
Se parli di radioattività nei cibi vengono subito in mente le banane, esiste addirittura un’unità di misura della dose da radiazioni espressa in banane (la BED, ovvero Banana Equivalent Dose) che si basa sul fatto che mangiando una banana si assorbe una dose di circa 0.1 μSv [1].
Le banane sono radioattive perché contengono potassio, e dove c’è potassio c’è anche il suo isotopo radioattivo, il potassio 40 (da qui in poi K40), che ne costituisce appena lo 0.012%, ma è sufficiente a far avvenire circa 31 decadimenti radioattivi al secondo in ogni grammo di potassio [2].
L’89% di questi decadimenti trasforma il K40 in calcio 40 tramite l’emissione di una particella beta (elettrone), mentre nell’11% dei casi il K40 diventa argon 40 per cattura elettronica emettendo un fotone gamma da 1461 keV [3].
Il corpo umano contiene circa 2 grammi di potassio per ogni Kg di peso, una persona di 70 kg ha quindi al suo interno poco meno di 150 grammi di potassio e dato che in ogni grammo di potassio avvengono 31 decadimenti radioattivi al secondo, quella persona di 70 kg ha circa 4500 decadimenti radioattivi di K40 che avvengono all’interno del suo corpo ogni secondo della sua vita, di cui circa 500 con emissione di un raggio gamma [4], oltre ad averne circa altri 3000 al secondo di carbonio 14 [5], che messi tutti insieme costituiscono più o meno il 10% della nostra dose equivalente quotidiana da radiazioni [6].
Nelle banane c’è abbastanza potassio da causare circa 130 decadimenti radioattivi al secondo in ogni kg [7], vuol dire che dobbiamo smettere di mangiare banane? No, perché la dose associata ad una banana (0.1 μSv) è più o meno l’1% della dose dovuta a radiazioni che una persona prende in media ogni giorno [8].
Ma facendo la spesa possiamo imbatterci in alimenti anche più radioattivi della banana, ad esempio il sale iposodico, ovvero sale in cui il cloruro di sodio (NaCl) è in buona parte sostituito da cloruro di potassio (KCl), con benefici nutrizionali che non sta a me discutere qui [9].
Confezione di sale iposodico usata per la misura dello spettro gamma. Contiene il 28.5% di potassio.
Quando ho scoperto che al supermercato potevo comprare un sale che contiene poco meno del 60% di cloruro di potassio me ne sono subito procurato una confezione per testarlo. E’ bastato avvicinarci un Geiger per avere un numero di conteggi 4-5 volte più alto di quelli dell’ambiente, quasi tutti da radiazione beta, ma valeva comunque la pena di provare a fare uno spettro gamma. Dopo 16 giorni di misura all’interno di una camera scudata, con sottrazione dell’ambiente, il risultato è quello che si vede nell’immagine, con un picco di K40 a 1461 keV forte e chiaro.
Spettro gamma del sale iposodico, risultato di una misura di 16 giorni.
Ma allora il sale iposodico è pericoloso? Facciamo due conti, un Kg di quel sale contiene 285 g di potassio, che equivalgono più o meno a 9000 decadimenti al secondo in ogni Kg, ovvero oltre 60 volte più decadimenti al chilo delle banane, quindi prendiamo il sale e lo buttiamo di corsa nel sacchetto delle scorie? Calma, prima chiediamoci: quanto sale consumiamo al giorno?
Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, ogni giorno bisognerebbe consumare non più di 5 grammi di sale da cucina [10], mentre una banana, al netto della buccia, pesa 100-120 grammi, il che vuol dire che la dose aggiuntiva dovuta al consumo quotidiano di sale iposodico non è poi così diversa da quella che viene dal mangiare una banana al giorno, e tutto questo al netto del fatto che il nostro organismo è in grado di regolare quanto potassio è presente nel nostro corpo [11].
Se qualcuno avrà problemi dal consumo di sale iposodico non sarà a causa delle radiazioni.
Per finire, qui sotto c’è un breve video in cui il mio Geiger è alle prese con un sacchetto di sale iposodico e con uno contenente suolo delle alpi del Piemonte con contaminazione da Chernobyl. Questo non per paragonare Chernobyl con il sale da cucina, perché Chernobyl è stato un evento nefasto che ha causato dei morti (anche se meno di quanti molti pensino [12][13]), ma perché quando tiro fuori questi due sacchetti le persone tipicamente trovano innocuo (con buona ragione) il primo, mentre non vogliono nemmeno avvicinarsi al secondo, salvo poi scoprire che il sale comprato all’alimentari è molto più radioattivo di quel campione di suolo.
Conclusione: Il fatto che un alimento sia radioattivo non basta a renderlo pericoloso da mangiare. Allo stesso modo, il fatto che una cosa abbia “Chernobyl” nel nome non basta a farne qualcosa da cui scappare. E’ sempre la dose che fa il veleno, e chi pretende di esprimerla a nomi o a parole, senza metterci i numeri, vende scatole che magari vanno a ruba in TV, ma senza niente dentro.
P.S. Il K40 ha un tempo di dimezzamento di circa 1.25 miliardi di anni [14], quindi starà con noi per molto molto tempo.
Il Geiger parte con un valore ambientale nella stanza di 55-60 CPM (conteggi al minuto), si sposta poi sul campione di suolo del Piemonte con contaminazione Chernobyl arrivando ad oscillare intorno agli 80 CPM, mentre a contatto con il campione di sale iposodico arriva sui 280-290 CPM. Valori più precisi da due conteggi da 20 minuti ciascuno: Suolo contaminato = 76 CPM (di cui 55-60 da ambiente) Sale iposodico = 284 CPM (di cui 55-60 da ambiente).
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