Centrală nucleară

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Prin centrală electronucleară (de regulă centrală nucleară sau centrală atomică , numită și centrală termonucleară sau rareori centrală nucleotermoelectrică - un termen care rezumă mai bine funcționarea sa), ne referim, în general, la o centrală care, prin utilizarea unuia sau mai multor nucleare reactoare o fisiune , exploatează căldura produsă de o reacție în lanț de fisiune nucleară auto-alimentată și controlată pentru a genera abur la temperatură și presiune ridicate, pentru a conduce turbine cu abur cuplate la alternatoare și, astfel, produce electricitate .

Termenul poate fi, de asemenea, extins la orice viitoare centrale nucleare de fuziune nucleară , care ar putea utiliza un reactor de fuziune nucleară; cu toate acestea cercetările în acest domeniu sunt încă într-o fază de prototip experimental (vezi echipamentul ITER ) și fuziunea nucleară controlată a fost realizată în laborator doar pentru perioade scurte de timp și cu un randament energetic redus.

Istorie

Centrala nucleară Three Mile Island , obiectul unui accident în 1979 . Unitatea avariată a fost închisă de atunci, în urma avariilor suferite din cauza topirii parțiale a miezului . [1]

Origini

Fisiunea nucleară a fost obținută experimental pentru prima dată de grupul condus de Enrico Fermi în 1934 prin „bombardarea” uraniului cu neutroni încetiniți corespunzător cu un bloc de parafină . Cu toate acestea, fizicienii italieni nu au înțeles corect procesul pe care l-au creat prin identificarea greșită a produselor de fisiune cu noi elemente transuranice a căror creație le-au explicat prin dezintegrarea beta . În 1938 , practic în perioada în care Fermi se afla la Stockholm pentru a colecta Premiul Nobel , explicația corectă a fenomenului a fost descrisă de chimiștii germani Otto Hahn și Fritz Strassmann , împreună cu fizicienii austrieci Lise Meitner și Otto Robert Frisch . Ei au stabilit că neutronul relativ mic este capabil să împartă nucleul atomilor de uraniu greu în două părți aproape egale. Numeroși oameni de știință (printre primii Leó Szilárd ) au înțeles că reacțiile de fisiune au eliberat neutroni suplimentari, având ca rezultat posibilitatea de a provoca o reacție în lanț nuclear capabilă să se autoalimenteze. Oamenii de știință din multe națiuni (inclusiv Statele Unite , Marea Britanie , Franța , Germania și URSS ) au fost îndemnați de rezultatele experimentale să solicite guvernelor respective sprijin pentru cercetarea fisiunii nucleare.

Fermi, care a plecat la Stockholm în 1938 pentru a colecta Premiul Nobel pentru fizică, nu s-a întors în Italia din cauza legilor rasiale (soția sa era evreiască ) și a emigrat în Statele Unite ale Americii , la fel ca majoritatea personalităților din Fizica europeană. La Chicago i s-a încredințat direcția construcției primului reactor nuclear, cunoscut sub numele de Chicago Pile-1 , care a intrat în funcțiune pe 2 decembrie 1942 . Faimoasa propoziție de cod cu care succesul experimentului a fost comunicat autorităților: „Navigatorul italian a ajuns în lumea nouă” parafrazând descoperirea Americii de către Cristofor Columb. Această activitate a fost desfășurată ca parte a proiectului Manhattan , care a dus și la construirea unor reactoare în Hanford cu scopul de a produce plutoniu pentru a fi utilizat pentru primele arme nucleare (în paralel a fost pregătit un plan de îmbogățire a uraniului ).

După cel de- al doilea război mondial , teama că cercetarea reactoarelor nucleare ar putea încuraja dezvoltarea rapidă a armelor nucleare și opinia multor oameni de știință care credeau că este necesară o perioadă lungă de dezvoltare, a determinat guvernele să păstreze cercetări strict controlate în acest sector (corespondența dintre Albert Einstein și președintele SUA Franklin Delano Roosevelt sunt celebri). Majoritatea cercetărilor privind reactoarele nucleare au fost, prin urmare, adresate unor scopuri pur militare și timp de câțiva ani principalele descoperiri în domeniul aplicațiilor energiei atomice au continuat să se limiteze la arme, cu crearea a mii de focoase atomice capabile să alimenteze acea teamă constantă de o războiul nuclear între superputeri care a stat la baza războiului rece .

În scopuri pur civile, pe de altă parte, electricitatea a fost produsă pentru prima dată de un reactor nuclear pe 20 decembrie 1951 , la stația experimentală EBR-I (Experimental Breeder Reactor I) de lângă Arco , care a produs inițial aproximativ 100 kW (a fost, de asemenea, primul reactor care a suferit un accident parțial de topire a miezului în 1955 ). În 1953, un discurs al președintelui Dwight Eisenhower , „ Atomi pentru pace, a subliniat utilizarea atomului în scopuri civile și a susținut un plan politic pentru a pune Statele Unite în fruntea dezvoltării nucleare internaționale. În 1954, Lewis Strauss , președintele Comisiei pentru Energie Atomică din Statele Unite , a susținut la o conferință a scriitorilor științifici: „Nu este prea mult să ne așteptăm ca copiii noștri să folosească electricitatea în casele lor, ceea ce este prea ieftin pentru a fi măsurat”. [2]

Primii ani

Centrala nucleară Shippingport a fost inaugurată în 1957 și a reprezentat primul reactor comercial din SUA.

Discursul lui Strauss din 1954 a contribuit la alimentarea dezbaterii publice. În acel moment, consensul politic și economic cu privire la utilizarea energiei nucleare era dictat de speranța de a utiliza energie mai ieftină decât sursele de energie convenționale.

La 27 iunie 1954 , centrala nucleară din Obninsk a devenit prima centrală din lume care a generat electricitate pentru o rețea de transport și a produs aproximativ 5 MW de energie. [3] [4]

În 1955 , „Prima Conferință de la Geneva” a Organizației Națiunilor Unite , cea mai mare întâlnire din lume de oameni de știință și ingineri, s-a reunit pentru a studia tehnologia. În 1957 EURATOM a fost creat alături de Comunitatea Economică Europeană (ceea ce a devenit ulterior Uniunea Europeană). În același an, s-a născut și Agenția Internațională pentru Energie Atomică (AIEA).

Prima centrală nucleară comercială din lume a fost cea a Calder Hall , din Sellafield, în Anglia , și a început să lucreze în 1956, cu o putere inițială de 50 MW (devenind ulterior 200 MW). [5] Primul reactor nuclear operațional din Statele Unite a fost reactorul Shippingport , din Pennsylvania (decembrie 1957).

Una dintre primele organizații care a dezvoltat tehnologie nucleară pentru propulsia de submarine și portavioane a fost Marina SUA . Un mare susținător al acestei aplicații a energiei nucleare a fost amiralul Hyman Rickover , care, printre altele, a susținut și construcția reactorului Shippingport. Marina SUA a folosit mai multe reactoare nucleare decât orice altă organizație, inclusiv marina sovietică . Primul submarin nuclear, USS Nautilus (SSN-571) , a navigat pe mări în 1955.

Enrico Fermi și Leo Szilard au împărțit brevetul SUA 2.708.656 [6] în 1955 pentru primul reactor nuclear, garantând, deși cu întârziere, pentru munca lor realizată în timpul proiectului Manhattan.

În Italia, un mic reactor nuclear termic omogen, numit "L-54 Enrico Fermi", a fost construit de Atomics International, o divizie a aviației nord-americane din Los Angeles [7] . Fabrica a fost construită între 16 iunie 1958 (începutul săpăturilor clădirii reactorului) și 29 octombrie 1960 (inaugurare oficială) și administrată de CeSNEF în Politehnica din Milano , în scopuri didactice și de cercetare până în 1979, și alimentată cu sulfat uranil ; a dezvoltat o putere termică de 100 kW termice [8] .

Dezvoltare

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Energia nucleară din întreaga lume .
Tendința istorică a utilizării energiei nucleare (sus) și numărul de centrale nucleare active (jos).

Puterea totală a centralelor nucleare a crescut rapid, crescând de la mai puțin de 1 GW în 1960 până la 100 GW la sfârșitul anilor șaptezeci și 300 GW la sfârșitul anilor optzeci . Puterea a crescut mult mai lent de la sfârșitul anilor 1980, ajungând la 366 GW în 2005, cea mai mare expansiune având loc în China . Între 1970 și 1990 au fost în construcție centrale pentru mai mult de 50 GW de putere, cu un vârf de peste 150 GW între sfârșitul anilor 1970 și începutul anilor 1980; în 2005 au fost planificate aproximativ 25 GW de putere nouă. Dar mai mult de două treimi din toate centralele nucleare programate după ianuarie 1970 au fost anulate la sfârșit. [9]

În anii șaptezeci și optzeci, creșterea costurilor economice legate de timpii de construcție a centralelor, cererea pentru o mai mare siguranță a centralelor după primele accidente grave care au avut loc și scăderea contextuală a prețurilor combustibililor fosili au făcut ca centralele nucleare apoi în construcție din punct de vedere economic mai puțin interesant.

Criza petrolului din 1973 a avut un efect puternic asupra politicilor energetice: Franța și Japonia, care foloseau în principal petrol pentru a produce electricitate (respectiv, 39% și 73% din totalul electricității produse) investite în energia nucleară. [10] [11] Astăzi, centralele nucleare furnizează aproximativ 75% și, respectiv, 30% din electricitate în aceste țări.

Opinia publică, în urma unor incidente precum cea din Three Mile Island (Statele Unite) din 1979 și dezastrul de la Cernobîl din 1986, a dat naștere în ultimii douăzeci de ani ai secolului al XX-lea unor mișcări care au influențat construcția de noi uzine în multe țări.

Accidentul din Three Mile Island a afectat foarte mult reglementarea construcției noilor reactoare occidentale, în timp ce cel mai grav din Cernobîl „a avut un impact mai mic, deoarece tehnologia Cernobîlului” care utilizează reactoarele problematice RBMK a fost utilizată doar în Uniunea Sovietică. nu avea instalații de izolare. [12] În 1989, Asociația Mondială a Operatorilor Nucleari (WANO) a fost creată cu scopul de a promova cultura siguranței și dezvoltarea profesională a operatorilor angajați în domeniul energiei nucleare.

În Irlanda , Noua Zeelandă și Polonia, opoziția a împiedicat dezvoltarea programelor nucleare, în timp ce în Austria (1978) și Italia (1987 și 2011) un referendum a blocat utilizarea energiei nucleare. În Polonia, opoziția își găsește baza în organizația minerilor puternic din punct de vedere politic [13], care a reușit să suspende proiectul primelor două reactoare noi din Polonia. [14] În Suedia (1980) un referendum a întrerupt dezvoltarea în continuare a acestei surse de energie. Dar, în 2009, guvernul suedez a anunțat un acord care a permis înlocuirea reactoarelor existente, punând efectiv capăt moratoriului. [15] [16] Cu toate acestea, povestea nu este închisă, deoarece opoziția față de energia nucleară își continuă campania. [17] Centralele nucleare furnizează acum aproximativ 40% din electricitate în Suedia.

Dimpotrivă, în referendumul din Lituania din 2008 s-au înregistrat 91,5% din voturile în favoarea creșterii activităților de utilizare a energiei nucleare, dar din moment ce nu s-a ajuns la cvorumul necesar al alegătorilor, referendumul a fost invalidat.

Energia nucleară în Italia

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Energia nucleară în Italia .

În Italia, guvernul Berlusconi a anunțat la 23 mai 2008 reluarea planului nuclear care fusese întrerupt de două decenii, cu angajamentul de a începe construcția unei centrale până în 2013. [18] La 26 mai 2011, guvernul a revenit la aprobarea sa cu un amendament la decretul omnibus cu care s-a renunțat la energia nucleară „pentru a dobândi dovezi științifice suplimentare”. Cu toate acestea, regula a fost abrogată ca urmare a referendumului abrogativ din 2011 .

Centrale nucleare din Italia [19]
Numele reactorului Locație Tip Puterea electrică netă (MW) Începe construcția Prima aprindere a reactorului Conectarea la rețeaua electrică Operațiune comercială eficientă Arest definitiv Constructor
Latina Borgo Sabotino (LT) Magnox 153 01/11/1958 27.12.1962 12/05/1963 01/01/1964 01/12/1987 Societatea italiană de sud pentru energie atomică
Garigliano * Sessa Aurunca (CE) BWR 1 150 01.11.1959 05/01/1963 01/01/1964 01/06/1964 01/03/1982 Societatea Națională Electronucleară
Enrico Fermi ** Trino (VC) PWR 260 01/07/1961 21.06.1964 22/10/1964 01/01/1965 01/07/1990Societatea Electronucleară Italiană
Caorso Caorso (PC) BWR 4 860 01/01/1970 31/01/1977 23/05/1978 01/12/1981 01/07/1990 Ansaldo Meccanico Nucleare
* Nu a produs electricitate din 1979 din cauza problemelor de pe primar; ** Nu a produs electricitate între sfârșitul anului 1979 și 1983 din cauza lucrărilor de renovare.

Dintre centralele menționate anterior, la data referendumului italian pentru oprirea utilizării energiei nucleare (1987), centrala Garigliano fusese deja închisă din cauza naturii neeconomice a reparațiilor semnificative care urmau să fie efectuate pe componentele circuitului primar, în timp ce cele din Latina și Trino, pe care tocmai se finalizaseră intervenții de renovare lungi și costisitoare, obținuseră de la Autoritatea de Control (la momentul respectiv ENEA - DISP) reînnoirea licenței de funcționare pentru încă un deceniu. Singura fabrică cu adevărat închisă prematur (întrucât a fost oprită după doar 6 ani de funcționare) a fost cea a lui Caorso din provincia Piacenza, dar este de asemenea important să ne amintim de închiderea prototipului CIRENE (Latina), care a atins 99% a construcției și a centralei Montalto di Castro (două reactoare BWR), care a reprezentat 70% din lucrările civile și 100% din comenzile pentru componente, comenzi care au fost onorate, transferând costurile (împreună cu cele ale închiderii a ciclului combustibilului și dezafectarea centralelor), pe așa-numitele „taxe de ieșire nucleară” incluse în „factura de energie electrică” a consumatorilor italieni.

Viitor

Producție în anii 1995-2016 în TWh [20]

Watts Bar 1 , care a devenit operațional la 7 februarie 1996, este ultimul reactor comercial care a intrat în funcțiune în Statele Unite. Acest fapt este adesea citat ca dovadă a succesului campaniei mondiale de depășire a energiei nucleare. Cu toate acestea, în Statele Unite și în Europa, investițiile în cercetare au continuat și pare puternic emblematic faptul că, după douăzeci de ani, primul reactor nou din Statele Unite care intră în funcțiune, în curând, este a doua unitate de wați . Bara 2 . [21] Unii experți prezic că lipsa energiei electrice, creșterea costurilor și epuizarea combustibililor fosili, încălzirea globală și emisiile legate de utilizarea acestor combustibili și luând în considerare nivelurile de control și siguranță realizate de centralele nucleare vor conduce la o nouă cerere de centrale nucleare. [22] [23]

Multe națiuni rămân deosebit de active în dezvoltarea energiei nucleare, inclusiv China și India , toate active atât în ​​dezvoltarea tehnologiilor rapide, cât și a celor termice; Coreea de Sud și Statele Unite numai în dezvoltarea tehnologiei termice; și Africa de Sud și China în dezvoltarea versiunilor de reactor nuclear cu pat cu pietriș modular (PBMR). Finlanda și Franța urmăresc în mod activ programe nucleare; Finlanda are în construcție unul dintre primele reactoare nucleare de generație EPR de tip III din Areva , care este în prezent cu doi ani în urmă. [24] Japonia are un program activ de construcție a centralelor nucleare, cu noi unități care devin operaționale în 2005. În Statele Unite, trei consorții au răspuns în 2004 la cererea Departamentului SUA pentru Energie pentru „Programul 2010 pentru Energie Nucleară” și au fost despăgubiți cu fonduri pentru construcția de reactoare noi, inclusiv un reactor VHTR de a patra generație conceput pentru a produce atât electricitate, cât și hidrogen . [25] La începutul secolului XXI, energia nucleară a trezit un interes deosebit în China și India pentru a sprijini dezvoltarea lor economică rapidă; ambele dezvoltă reactoare de ameliorare rapidă . [26] [27] Politica energetică din Marea Britanie recunoaște lipsa probabilă viitoare de aprovizionare cu energie, care poate fi eliminată prin construirea de noi centrale nucleare sau prin extinderea duratei de viață a centralelor existente. [28]

La 20 decembrie 2002, Consiliul de Miniștri din Bulgaria și- a exprimat sprijinul pentru reluarea construcției centralei nucleare de la Belene . Bazele uzinei au fost puse în 1987 , dar construcția a fost abandonată în 1990, primul reactor fiind gata la 40%. Se aștepta ca primul reactor să devină operațional în 2013 , iar al doilea în 2014 . [29] Construcția a fost anulată definitiv în 2012 .

Centrală de fisiune nucleară

Operațiune

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Reactorul cu fisiune nucleară .
Schema de funcționare a unei centrale nucleare cu fisiune nucleară PWR . Căldura dezvoltată de reacția de fisiune din interiorul reactorului este transferată printr-un fluid de răcire la un curent de apă care generează abur saturat . Aburul alimentează o turbină care, printr-un generator, produce curentul care va alimenta rețeaua electrică.

Într-o centrală nucleară în apă ușoară cu fisiune răcită, este prevăzută o fisiune nucleară pentru a utiliza căldura rezultată pentru a aduce la fierbere , folosind vaporii de apă astfel obținuți pentru producerea de energie electrică printr-un ciclu Rankine , ciclu unde - ca într-un motor cu aburi - aburul sub presiune este canalizat pentru a genera rotația turbinelor cuplate la alternatoarele electrice, pentru a reveni apoi la starea lichidă condensând prin răcire, gata pentru un nou ciclu de fierbere-vapori-condensare.

Principiul fizic din spatele generării de căldură într-o centrală electrică cu fisiune nucleară este fisiunea nucleară sau divizarea nucleului de atomi grei precum uraniul și plutoniul .

Caracteristici generale

Estimarea uraniului disponibil depinde de tipul de resurse luate în considerare. Pătratele reprezintă dimensiunile relative ale diferitelor estimări, unde numerele de mai jos indică durata unei surse specifice pe baza consumului curent.

     Rezerve în minele actuale

     Rezerve economice cunoscute

     Surse convenționale încă nu au fost descoperite

     S-a emis ipoteza surselor minerale totale ale planetei

     Surse neconvenționale ipotezate (cel puțin 4 miliarde de tone)

În august 2007, în întreaga lume funcționau 439 de centrale nucleare, în 31 de state diferite [30] [31], care produc în prezent 17% din electricitatea lumii.

Puterea plantelor variază de la minim 40 MW până la peste 1 GW (1000 MW). Cele mai moderne centrale au de obicei o putere cuprinsă între 600 MW și 1600 MW. În prezent, numai centralele termice și centralele nucleare cu combustibil fosil realizează această energie cu o singură unitate.

Viața operațională a unei centrale nucleare, de prima și a doua generație, este în general de aproximativ 25-30 de ani, chiar dacă astăzi sunt planificate centrale de a treia generație și nu numai, ceea ce, prin înlocuirea periodică a componentelor importante, se crede că acestea poate rămâne activ până la 60 de ani [32] . La sfârșitul acestei perioade, instalația trebuie demontată, terenul recuperat și deșeurile depozitate corespunzător. Aceste aspecte, parțial comune de exemplu minelor și centralelor chimice, iau o importanță tehnică și economică deosebită pentru centralele nucleare, reducând avantajul datorită costului specific redus al combustibilului. Costul dezmembrării este acum redus prin asigurarea unei perioade lungi de închidere a centralei, care permite deșeurilor radioactive de scurtă durată, constând din părțile clădirii supuse bombardamentului cu neutroni, să se descompună în mod natural.

În ceea ce privește consumul, conform datelor disponibile, un „centru media” nuclear de la 1000 MW și necesită aproximativ 30 de tone de uraniu îmbogățit pe an sau 150/200 tone de uraniu natural ( îmbogățire la 2,5 -3,3%); prin comparație, o centrală de cărbune de la 1000 MW și necesită 2 600 000 de tone de combustibil fosil (care trebuie transportat la centrală) [33] . Producerea acestor cantități de uraniu necesită extragerea unor cantități mari de roci (care rămân aproape de locul de extracție) și utilizarea unor cantități mari de acizi și apă pentru concentrația mineralului: de exemplu, mina Rossing din Namibia ( concentrația de uraniu la 0,033% și raportul resturi / minerale, deșeurile / oră , la 3) pentru a extrage acea cantitate de uraniu pentru îmbogățirea luată în considerare, este necesară extragerea a 1,9-2,5 milioane de tone de minereu și utilizarea a 115-150,000 tone de apă [34] , alte calcule (concentrația de uraniu la 0,15% și raportul deșeuri / oră la 35) identifică în schimb, pentru o îmbogățire cu 3,5%, o cerință de 6 milioane de tone de minereu, utilizarea a 16 500 de tone de sulf acid și 1 050 000 de tone de apă. [35]

În cele din urmă, în ceea ce privește eficiența termodinamică, trebuie remarcat faptul că centralele nucleare au o eficiență de conversie a căldurii în energie electrică medie, datorită temperaturilor relativ medii ale aburului pe care îl produc. De fapt, doar o parte variabilă de la 30% la 35% din puterea termică, în plus, în conformitate cu randamentele centralelor termoelectrice mai vechi cu ciclu simplu, dezvoltate de reactoare, este transformată în energie electrică, pentru care o centrală electrică de 1000 MW ( MW e ) are, în general, o producție de căldură de 3000-3500 MW termici (MW t ); prin comparație, o centrală termoelectrică, cum ar fi Federico II din Brindisi , are un randament între 34,8% și 35,6%. [36] Este necesar să se ia în considerare o centrală electrică cu gaz natural cu ciclu combinat pentru a avea o eficiență mai mare, până la 60% [37] . Dimensiunea medie mare a unităților nucleare trebuie să disipeze în atmosferă, într-un râu sau în mare, cantități enorme de căldură de calitate slabă, cu o nevoie foarte evidentă de apă de răcire; dacă, dintr-un anumit motiv, fluxul de apă către condensatorul de răcire cu abur este insuficient, producția de energie electrică ar trebui redusă, ca orice altă instalație termică, fie că este nucleară, de biomasă sau de termodinamică solară. De exemplu, în Franța, răcirea centralelor electrice în 2006 a absorbit 19,1 miliarde m³ de apă dulce, adică 57% din totalul de captări de apă din țară; o parte din această apă, 93%, este returnată râurilor, în timp ce cantitatea consumată (adică utilizată în turnurile evaporative) și emisă în atmosferă reprezintă 4% (1,3 miliarde m 3 ) din toată apa consumată în Franța. [38] În acest sens, se remarcă faptul că sistemul termoelectric pe cărbune nu face excepție. [39] [40] [41]

Siguranță

Centrală nucleară din Civaux ( Franța ). Deținut de EDF , folosește apă din Vienne și este alcătuit din două unități de 1500 MW fiecare. Este una dintre cele mai moderne în funcțiune în prezent în Franța. În ciuda acestui fapt, este contestată de o parte a populației locale din cauza numeroaselor defecțiuni și anomalii la care este supusă, cele mai clasificate la nivelul 0 și 1 în scara INES , dar și la nivelul 2. [42]

În prezent, centralele de fisiune nucleară respectă standarde de siguranță foarte înalte [43] și condensează un fond tehnologic foarte avansat. Centralele de fisiune nucleară, deși sunt printre cele mai controlate centrale, au dat naștere la accidente de o gravitate diferită, unele chiar faimoase ca cele din Cernobîl , dar accidentele grave au vizat doar unități a căror proiectare a început înainte de accidentul insulei Three Mile , sau plante de prima generatie. În acest sens, cutremurul din Tōhoku din 2011 a fost un teren de testare nedorit pentru evoluția tehnologică a reactoarelor nucleare. De fapt, au fost implicate mai multe centrale nucleare din apropiere, inclusiv centrala nucleară Fukushima Dai-ichi (Dai-ichi reprezintă nr. 1) și centrala nucleară Fukushima Dai-ni (Dai-ni reprezintă nr. 2) . Ei bine, printre reactoarele care funcționau în momentul cutremurului, toate cele din prima generație (situate în Fukushima # 1, 3 unități) au fost avariate, în timp ce toți cei din a doua generație (Fukushima # 2, 4 unități) au trecut evenimentul fără daune semnificative și astăzi ar putea reveni, de asemenea, în service, iar acesta având același operator, TEPCo .

Procedurile și tehnicile de construcție au fost rafinate de-a lungul timpului și pentru a conține riscurile tipice de exploatare, însă aceste riscuri nu pot fi niciodată eliminate complet. Din punct de vedere tehnic, o centrală nucleară recentă are sisteme de protecție (de exemplu împotriva coborârii nucleului) și sisteme de verificare care pot atenua inconvenientele, cel puțin cele previzibile.

AIEA a stabilit o scară ( INES - International Nuclear Event Scale ) pentru severitatea posibilelor evenimente dintr-o centrală nucleară sau altă instalație, care este împărțită în următoarele 8 niveluri:

  • Nivelul 0 (abatere): eveniment fără relevanță pentru securitate.
  • Nivelul 1 (anomalie): eveniment care diferă de regimul normal de funcționare, care nu implică disfuncționalități în sistemele de siguranță, nici eliberarea de contaminare, nici supraexpunerea angajaților.
  • Nivelul 2 (eșec): eveniment care se referă la funcționarea defectuoasă a echipamentelor de siguranță, dar care lasă o acoperire de siguranță suficientă pentru defecțiuni ulterioare sau care are ca rezultat expunerea unui lucrător la doze care depășesc limitele și / sau care duce la prezența radionuclizilor în zone intern nu este conceput special și necesită acțiuni corective. [exemplu: evenimentul de la Civaux , Franța 1998 și al Forsmark , Suedia 2006]
  • Nivelul 3 (eșec grav): un accident aproape, în care au rămas operaționale doar cele mai exterioare de apărare și / sau eliberarea extinsă de radionuclizi în zona fierbinte, sau efecte verificabile asupra lucrătorilor, sau în cele din urmă eliberarea de radionuclizi, astfel încât doza critică cumulativă este de ordinul zecimilor de mSv .
  • Livello 4 (incidente grave senza rischio esterno): evento causante danni gravi all'installazione (ad esempio fusione parziale del nucleo) e/o sovraesposizione di uno o più addetti che risulti in elevata probabilità di decesso e/o rilascio di radionuclidi tali che la dose critica cumulativa sia dell'ordine di pochi mSv.
  • Livello 5 (incidente grave con rischio esterno): Evento causante danni gravi all'installazione e/o rilascio di radionuclidi con attività dell'ordine di centinaia di migliaia di TBq come 131 I, e che possa sfociare nell'impiego di contromisure previste dai piani di emergenza. Ad esempio l' incidente di Three Mile Island , USA (1979), e l'incidente di Windscale in Gran Bretagna (1957).
  • Livello 6 (incidente serio): evento causante un significativo rilascio di radionuclidi e che potrebbe richiedere l'impiego di contromisure, comunque meno rischioso dell'incidente di livello 7. Ad esempio l'incidente di Kyštym , URSS (1957)
  • Livello 7 (incidente molto grave): evento causante rilascio importante di radionuclidi, con estesi effetti sulla salute e sul territorio. Ad esempio gli incidenti di Černobyl' , URSS (1986) e Fukushima , Giappone (2011) [44]

I casi di incidenti gravi con estese contaminazioni esterne sono fortunatamente stati pochi; molto più numerosi e spesso poco noti sono gli incidenti con potenziale rischio esterno dovuti principalmente a errori umani e che sono stati confinati all'interno delle centrali grazie alle misure di sicurezza ed in qualche caso anche grazie alla fortuna, come nel caso di Browns Ferry in cui un gruppo di tecnici provocò un incendio nel tentativo di riparare una perdita d'aria da un tubo [45] . Continui e molto frequenti sono gli eventi di livello 0 e 1, sia in occidente che nel resto del mondo e sono registrati sul sito dell'IAEA. È da osservare che la parte preponderante di questi incidenti sono simili come tipologia e frequenza a quelli che avvengono nelle centrali termoelettriche, ed hanno spesso origine nelle problematiche di contenimento di vapore acqueo ad alta temperature e pressioni, oltre a quelle di spostamento di macchinari e strutture pesanti.

Impatto sulla sicurezza di un evento sismico

La sicurezza delle centrali rispetto ad eventi sismici è da sempre una preoccupazione concreta. Le centrali sono progettate per resistere ai sismi. Tuttavia il progetto non può tener conto di sismi di entità estrema, fortunatamente rari, ma imprevedibili, per impossibilità tecnica ed economica di far fronte a sismi di magnitudo estrema, e soprattutto agli effetti collaterali degli stessi: ad esempio gli impianti giapponesi (paese geologicamente molto instabile) sono progettati per resistere ad un sisma di magnitudo 8,5, e sebbene il terremoto verificatosi l' 11 marzo 2011 (magnitudo 9) avesse superato i limiti di progetto, l'elemento scatenante del disastro di Fukushima è stato in questo caso lo tsunami successivo al terremoto – di entità molto superiore a quanto stimato in fase di progetto – che ha inondato molte apparecchiature dedicate al corretto funzionamento della centrale, così guastandole e dando origine ai malfunzionamenti più gravi.

Un aumento della sicurezza comporta necessariamente una crescita esponenziale dei costi di costruzione ed è noto da molti studi (tra cuiMIT , UE e Citigroup ) che questa maggiore richiesta di sicurezza è una delle cause che rende le centrali più moderne meno competitive economicamente sia rispetto a quelle più vecchie che rispetto ad altre fonti energetiche. Purtroppo molto spesso i costi vengono stimati sulla base di vecchie centrali più economiche, ma anche molto meno sicure, come l'esperienza giapponese sembra dimostrare.

Incidenti

Storicamente si contano tre incidenti particolarmente gravi: quello di Three Mile Island , di Černobyl' e di Fukushima , con rilascio di radiazioni e materiali radioattivi nella centrale e nell'ambiente (per l'incidente ucraino in quantità molto consistenti) ea vittime conseguenti all'incidente (al momento solo per il caso ucraino) avvenuti tra i tecnici, operatori di soccorso e popolazione, come conseguenza dell'irraggiamento diretto subito.

Anche se con modalità diverse, in tutti e tre i casi si è arrivati alla fusione parziale del nocciolo del reattore .

Per capire in cosa consiste la fusione del nocciolo occorre tener conto che il nocciolo è costituito da una serie di barre di combustibile; in realtà tali barre sono dei fasci di piccoli tubi di lega di zirconio in cui sono inserite pastiglie di ossido di uranio arricchito o plutonio di alcuni centimetri di diametro e uno di altezza. Se si verifica un evento giudicato pericoloso (come un terremoto, una violenta esplosione, una serie di guasti giudicati dal computer di controllo particolarmente pericolosi), la centrale si distacca automaticamente dalla rete elettrica esterna e si aprono le valvole dei condotti del vapore ad alta pressione, distaccando contemporaneamente le turbine collegate al generatore elettrico. Contemporaneamente tra le barre del combustibile del nocciolo scendono altre barre di materiale “assorbitore”. Questa interposizione provoca il rallentamento del fenomeno di fissione dei nuclei all'interno delle barre di combustibile per l'impossibilità dei neutroni liberati dalla fissione di passare da una barra all'altra; tuttavia il fenomeno del decadimento radioattivo prosegue all'interno di ogni singola barra.

Il problema principale una volta che l'impianto è messo in sicurezza è dato dal materiale del nocciolo che continua a riscaldarsi per il calore di decadimento che continua a prodursi. È necessario quindi assicurare il raffreddamento del nocciolo facendo circolare l'acqua (o altro fluido termovettore di raffreddamento) tra le barre tramite, nei reattori meno recenti, grosse pompe elettriche. Non producendo più elettricità ed essendo distaccata dalla rete elettrica, la centrale viene alimentata da generatori di emergenza (di solito a gasolio) che partono anch'essi in modo automatico per tenere in funzione tutti i sistemi di sicurezza e raffreddamento. Smaltendo il calore del nocciolo, lo stesso, dopo qualche tempo, si raffredda a sufficienza. Se invece per un motivo qualsiasi tale smaltimento non può avvenire le barre si surriscaldano: superati gli 800º l'acqua di raffreddamento, già allo stato di vapore, comincia a scindersi in idrogeno e ossigeno. L'elevata temperatura porterebbe alla rottura del contenitore di acciaio speciale sigillato (il vessel): ciò costringe i tecnici a far fuoriuscire in maniera controllata, aprendo delle valvole, il vapore prodotto, misto ai gas di cui sopra; il vapore a contatto con la parete di contenimento di cemento armato della centrale condensa nuovamente in acqua (fortemente radioattiva), contaminando l'interno della centrale, mentre i gas, più leggeri dell'aria, si raccolgono sotto il soffitto. L'idrogeno è altamente esplosivo e basta una piccola scintilla per farlo scoppiare (è quello che è successo a Fukushima dove l'esplosione ha provocato la rottura del soffitto della centrale; a Three Mile Island invece si è riusciti ad evitare l'esplosione).

Una volta fatto uscire parte del vapore dal vessel, il nocciolo, non più coperto totalmente dall'acqua, si riscalda molto più rapidamente fino a raggiungere i 1 800 °C . A tale temperatura lo zirconio comincia a fondere ( temperatura di fusione 1 855 °C), per cui il materiale fissile, ormai già fuso (temperatura di fusione tra i 639 °C del plutonio ei 1 132 °C dell'uranio), cola lungo le barre e si raccoglie sul fondo del vessel; aumentando la massa rispetto a quella contenuta in una singola barra, la fissione riprende vigore portando rapidamente alla totale evaporazione dell'acqua residua e alla necessità di ulteriori fuoriuscite volontarie di vapore per ridurre l'elevatissima pressione. La quantità di materiale fissile presente nel nocciolo, per il suo modesto grado di arricchimento, in nessun caso potrebbero portare a una esplosione termonucleare, ma un ulteriore innalzamento della temperatura potrebbe produrre la fusione del vessel e la conseguente diffusione del materiale fissile sul basamento di cemento armato refrattario della centrale e nell'ambiente nel caso in cui il contenitore di cemento fosse stato danneggiato dalle esplosioni dell'idrogeno di cui sopra. Per scongiurare tale evento a Fukushima si è gettata acqua di mare dal tetto ormai rotto provocando il completo allagamento della centrale fino a che non si è riusciti a riavviare i sistemi di pompaggio messi fuori uso dallo tsunami . A Černobyl' invece il calore derivante dalla fusione del nocciolo ha prodotto l'incendio, oltretutto all'aperto, della grafite (materiale moderatore della reazione nucleare) del reattore, e le ceneri fortemente radioattive prodotte si sono diffuse nell'aria, e, trasportate dalle correnti di alta quota, hanno contaminato, sia pure debolmente, gran parte dell'Europa.

Effetti sulla salute

Gli effetti sulla salute delle centrali nucleari sono stati oggetto di molti studi che hanno riscontrato posizioni anche opposte fra di loro.

Un'indagine sugli effetti sulla salute delle centrali è stata realizzata nel 2008 dall'Ente governativo tedesco per il controllo radioattivo ( Bundesamt fur Strahlenschutz ). Esaminando tutti i 16 impianti nucleari presenti sul territorio tedesco in relazione all'incidenza dei tumori tra i bambini. Questo studio è stato oggetto di una valutazione critica da parte della commissione tedesca per la protezione radiologica (SSK) la quale afferma che: «tutte le circostanze radioecologiche e di rischio base riscontrate dall'SSK indicano che l'esposizione alle radiazioni ionizzanti causate dagli impianti nucleari non possono spiegare i risultati dello studio KiKK. L'esposizione addizionale dovuta a questi impianti è inferiore di un fattore superiore a 1000, rispetto all'esposizione di radiazioni che spiegherebbe l'incidenza di rischio riportato nel KiKK, e le fonti naturali sono diversi ordini di grandezza superiori rispetto all'esposizione addizionale dovuta agli impianti». Prosegue affermando che: «Si riscontra un aumento di rischio di leucemia per bambini inferiori ai 5 anni, con una distanza inferiore ai 5 km dagli impianti nucleari tedeschi, rispetto a zone al di fuori di questo raggio. Studi condotti in altre nazioni hanno prodotto risultati discordanti. Quindi non è possibile concludere che ci sia alcuna evidenza [statistica] per l'aumento dei casi leucemici, in generale, nelle vicinanze di un impianto nucleare. Le prove per l'aumentato rischio di cancro è limitata ad una area non superiore ai 5 km, non c'è quindi alcuna giustificazione per attribuire un fattore di rischio e calcolare gli ipotetici casi extra di cancro per distanze maggiori». Conclude dicendo: «Il motivo per cui si è riscontrato l'aumento della leucemia osservato dallo studio KiKK osservati nei bambini non è chiaro. Dal momento che la leucemia è causato da molteplici fattori, numerosi fattori contingenti avrebbe potuto essere responsabile dei risultati osservati. Sono quindi da compiere più esaustivi studi per cercare di dirimere le discordanze fra i vari studi». [46]

Nel 2010 gli scienziati tedeschi Ralf Kusmierz, Kristina Voigt e Hagen Scherb, dello HelmholtzZentrum di Monaco di Baviera (Centro Tedesco di Ricerca per la Salute Ambientale), hanno pubblicato uno studio preliminare che si focalizza in particolare sulle radiazioni ionizzanti e sulla possibilità che inducano disparità nelle percentuali di nascita di maschi e femmine nelle vicinanze di impianti nucleari. Prendendo le mosse da studi similari preesistenti (tra cui lo studio KiKK sull'incidenza di tumori infantili vicino alle centrali nucleari) e passando poi ad analizzare i registri ufficiali dei dati riguardanti i nuovi nati (in Belgio, Svizzera e Germania), le coordinate geografiche dei centri abitati, quelle degli impianti nucleari ed i loro periodi di operatività, sono arrivati a conclusioni che riassumono così: "La disparità nella nascita di maschi e femmine è aumentata a livello globale dopo i test di esplosioni atomiche nell'atmosfera, ed in Europa dopo il disastro di Černobyl'; c'è un aumento di tumori infantili nelle vicinanze delle centrali nucleari; la disparità nella nascita di maschi e femmine aumenta nei pressi di impianti nucleari in un modo che potrebbe essere associato al rilascio di radiazioni durante le operazioni di routine di tali impianti", rilevando poi la necessità di ulteriori studi al riguardo [47] .

Ad inizio 2011 uno studio effettuato dal Committee on Medical Aspects of Radiation in the Environment (COMARE) inglese ha analizzato i dati sui bambini fino a 5 anni residenti in un raggio di 10 chilometri delle centrali considerate, lo studio ha quindi dimostrato che i tassi di leucemie non sono diversi rispetto a un gruppo di controllo, cioè a un campione di bambini residenti lontano dalle centrali: «Non c'è alcuna prova che indichi un aumento del rischio di leucemie e altri tumori nelle vicinanze delle centrali nucleari». [48] [49]

Infine c'è da osservare che non è stato fatto alcun confronto con gli effetti sulla salute delle centrali termoelettriche, che, a causa della taglia tipica delle centrali elettronucleari, sono la tecnologia e fonte alternativa più probabile, come avvenuto a Montalto di Castro, dove la Centrale elettronucleare Alto Lazio è stata rimpiazzata dalla centrale termoelettrica policombustibile Alessandro Volta .

Impatto ambientale

Impatto ambientale in caso di incidente

Mappa della contaminazione da cesio-137 conseguente all'incidente di Černobyl' in Bielorussia, Ucraina, Russia. Le zone rese inabitabili e quindi poste sotto sequestro si trovano entro un raggio di circa 300 km dalla centrale.

Rischio globale di ricaduta radioattiva in seguito a grave incidente ad un reattore nucleare (INES 7) [50] .

L'impatto ambientale in caso di incidente grave in una centrale è una delle preoccupazioni che riguardano l'uso civile dell'energia nucleare. Non è tuttavia l'unico impatto possibile: anche l'estrazione, la purificazione e l'arricchimento dell'uranio comportano notevoli impatti ambientali, non solo dal punto di vista della semplice radioattività, ma anche in termini di consumo di risorse idriche ed energetiche nonché l'uso di sostanze chimiche (fluoro, acido solforico) per l'attività di produzione del combustibile nucleare. Il trasporto e lo stoccaggio delle scorie nucleari comporta infine notevoli rischi potenziali.

Per quanto riguarda l'impatto ambientale in caso di incidente, un criterio fondamentale di radioprotezione è che maggiore è la distanza dal sito dell'incidente, minore è il rischio. Questo aspetto è stato tragicamente riscontrato con il Disastro di Černobyl' del 1986.

Il motivo di questa differenza va ricercato nella tipologia di emissioni radioattive: gli elementi più pesanti ed a emivita lunga-lunghissima ( uranio , plutonio ,…) tendono infatti a ricadere nelle immediate vicinanze di un impianto severamente danneggiato. Viceversa elementi altamente radioattivi ma leggeri ed a vita relativamente breve-brevissima ( cesio , iodio ed in generale i prodotti di fissione) tendono a "volare" più facilmente e quindi coprire ampie distanze. Il tempo di permanenza "in volo" permette tuttavia ad una quota di radioattività di decadere, per cui maggiore è la distanza dal sito incidentato minore sarà l'impatto radioprotezionistico. Naturalmente anche le condizioni meteorologiche hanno una notevole importanza nel trasportare o far cadere al suolo gli elementi radioattivi. In considerazione di ciò, non è corretto affermare che la presenza di centrali nucleari oltreconfine (Francia, Svizzera) determini situazioni analoghe all'avere impianti sul territorio italiano: in genere l'area di maggior controllo in caso di incidente severo è stimata in 50–70 km dal sito, corretta in base alla situazione meteo.

Scorie

Radiotossicità (in sievert per giga watt termico all'anno) del combustibile esausto scaricato dai reattori per diversi cicli del combustibile, in funzione del tempo. È altresì indicato l'andamento dei prodotti di fissione (approssimativamente simile per tutti i cicli) e la radiotossicità dell' uranio naturale e del torio-232 di partenza.
Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Scorie radioattive .

Nel caso della fusione nucleare, invece, la produzione di energia avviene senza emissioni di gas nocivi o gas serra, e con la produzione di minime quantità di trizio : un isotopo dell' idrogeno con un tempo di dimezzamento di 12,33 anni la cui radioattività non supera la barriera della pelle umana, e che non è quindi pericoloso per l'uomo se non viene ingerito. In ogni caso, i tempi di dimezzamento della radioattività residua sarebbero confrontabili con la vita media della centrale (decine d'anni).

Smantellamento

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Smantellamento degli impianti nucleari .

Lo smantellamento di una centrale richiede tempi estremamente lunghi e diverse volte superiori al tempo di costruzione e di funzionamento. Ad esempio l' Autorità inglese per il decommissioning ritiene che per il reattore di Calder Hall a Sellafield in Gran Bretagna, chiuso nel 2003, i lavori potranno terminare all'incirca nel 2115 [51] , cioè circa 160 anni dall'inaugurazione, avvenuta negli anni cinquanta.

Naturalmente deve anche essere trovato un sito atto ad accogliere le scorie ed i materiali provenienti dallo smantellamento.

I tempi di dimezzamento radioattivo sono: per U-235 (uranio ) 4,5 miliardi di anni, per Pu-239 (plutonio) 24.000 anni, per Cs-137 (cesio) 30 anni, per Co-60 (cobalto) 5,7 anni, per Sr- 89 (stronzio) 51 giorni e infine per I-131 (iodio) 8 giorni. [52]

Energia nucleare e riscaldamento globale

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Energia nucleare .

L'energia nucleare è stata proposta al fine di ridurre le emissioni complessive di gas serra e mitigare così l'effetto del riscaldamento globale . Favorevoli ad un utilizzo dell'energia nucleare a tale scopo si sono dichiarati, ad esempio, il chimico James Lovelock [53] ambientalista inventore dell' ipotesi Gaia , il premio Nobel per la fisica Steven Chu a capo del Department of Energy statunitense sotto l'amministrazione Obama [54] e il cofondatore di Greenpeace Patrick Moore .

Il documento The Energy Challenge [55] del Department for Trade and Industry (dipartimento del commercio e dell'industria) del Regno Unito sostiene l'opportunità del potenziamento dell'energia nucleare al fine di raggiungere gli obiettivi relativi alle emissioni di CO 2 . Nel documento si asserisce peraltro che l'emissione per kilowattora del processo produttivo dell'energia nucleare sia comparabile a quelle dell' energia eolica .

L' Oxford Research Group , un'organizzazione non governativa indipendente con sede nel Regno Unito ha redatto nel 2007 un documento dedicato alla sicurezza dell'energia nucleare e alla sua relazione con il riscaldamento globale dal titolo Secure Energy? Civil Nuclear Power, Security and Global Warming [56] , che contiene un esame critico della relazione del DTI. Il documento evidenzia come manchino, ad oggi, indagini e pubblicazioni scientifiche sufficientemente esaustive sulle emissioni del processo di produzione dell'energia nucleare, in cui sono coinvolti anche gas diversi dall'anidride carbonica, ma che potrebbero contribuire in maniera molto più significativa all'effetto serra.

Le emissioni di gas serra sono dovute prevalentemente alla fase di produzione del combustibile nucleare che coinvolge l'estrazione e l'arricchimento dell' uranio e alla costruzione della centrale. La qualità del minerale di uranio estratto e il tempo di vita operativa della centrale risultano essere le due variabili principali nel determinare la quantità di emissioni. Sono stati pubblicati molti studi inerenti alle valutazioni, studi compiuti dalla IAEA , Vattenfall , Japan Central Research Institute of Electric Power Industry , Suitable Development Commission report , World Nuclear Association , Australian Nuclear Association , attribuiscono al nucleare dai 6 ai 26 g/kWh di anidride carbonica , mentre assegnano dai 5,5 ai 48 per l' eolico , dai 53 ai 280 per il fotovoltaico , dai 4 ai 236 per l' energia idroelettrica , dai 439 ai 680 per centrali termiche a ciclo combinato a gas e dai 860 ai 1200 g per le centrali a carbone. [57] Altri documenti invece assegnano valori per il nucleare tra gli 84 ei 122 g/kWh [58] contro i 755 per il carbone, i 385 per il gas e un intervallo tra gli 11 ei 37 per l'energia eolica. Il report dell'Oxford Research Group conclude che le emissioni derivanti da energia nucleare si attestano su valori intermedi tra quelli delle fonti fossili e quelli delle fonti rinnovabili, destinati ad aumentare nei prossimi decenni, e sottolinea la necessità di effettuare revisioni indipendenti sull'argomento. [56]

Centrale nucleare a fusione

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Reattore nucleare a fusione .

Le centrali a fusione nucleare si basano su un principio differente: anziché scindere atomi pesanti mediante bombardamento con neutroni come avviene nella fissione, la fusione implica invece l'unione di due atomi leggeri, generalmente trizio e deuterio , ottenendo dal processo una enorme quantità di energia termica, un nuovo nucleo più grande (quale l' elio ) e nucleoni . È lo stesso processo che ha luogo nel Sole e nelle bombe termonucleari (o bombe all'idrogeno, infatti deuterio e trizio sono isotopi dell'idrogeno). Questo tipo di reattori è da anni allo studio di diversi gruppi di scienziati e tecnici, ma apparentemente ancora senza risultati apprezzabili in quanto, pur essendo riusciti ad avviare la reazione di fusione, a oggi non si è in grado di mantenerla stabile per tempi significativi. Attualmente si attende la realizzazione del progetto ITER , un impianto che vorrebbe dimostrare la possibilità di ottenere un bilancio energetico positivo (ma senza produzione di energia elettrica). Un altro progetto è DEMO che prevede la realizzazione di una vera e propria centrale a fusione nucleare. Le stime attuali non prevedono l'utilizzo effettivo di energia da fusione nucleare prima del 2050 .

Vantaggi e svantaggi

Le centrali a fusione nucleare produrrebbero come principale tipo di scoria l' elio , che è un gas inerte e non radioattivo, inoltre non userebbero sistemi a combustione e quindi non inquinerebbero l'atmosfera: di fatto non avrebbero emissioni di pericolosità rilevante, ad esclusione del trizio. In più dovrebbero essere in grado di generare grandi quantità di energia, superiori rispetto a quelle delle centrali a fissione odierne. [59]

Esistono vari meccanismi di fusione nucleare e il più facile da produrre artificialmente richiede l'utilizzo di due isotopi pesanti dell'idrogeno: deuterio e trizio . Il deuterio rappresenta una minima percentuale, un cinquemillesimo dell'idrogeno in natura [60] , e può essere convenientemente ottenuto ad esempio tramite elettrolisi dall' acqua pesante . Il trizio, al contrario, essendo radioattivo ed avendo una vita media molto breve, non è presente sulla Terra; può essere prodotto con reazioni nucleari indotte tramite bombardamento neutronico di isotopi del litio [61] . Inoltre, per le sue caratteristiche affini all'idrogeno che possiede una forte capacità di trafilamento attraverso i contenitori, il trizio non può essere stoccato per lunghi periodi; deve essere prodotto sul momento sfruttando i neutroni prodotti dalle reazioni di fusione oppure da una centrale ausiliaria a fissione.

Si può alimentare una reazione di fusione anche solo con atomi di deuterio, tuttavia il bilancio energetico, meno conveniente della reazione di fusione del trizio, ne rende molto più difficile lo sfruttamento ai fini della produzione di energia.

La fusione richiede temperature di lavoro elevatissime, tanto elevate da non poter essere contenuta in nessun materiale esistente. Il plasma di fusione viene quindi trattenuto grazie all'ausilio di campi magnetici di intensità elevatissima, e le alte temperature vengono raggiunte con vari metodi, come l'iniezione di neutri, radioonde e nella prima fase di riscaldamento con correnti indotte ( Effetto Joule ). Il tutto rende il processo difficile tecnologicamente, dispendioso e complesso.

Il problema delle scorie derivanti dall'attivazione neutronica di parti degli edifici del reattore, dovrebbe essere ridotto: i tempi di decadimento della radioattività indotta nei suddetti materiali sarebbero comparabili con i tempi di vita delle centrali stesse. E benché le quantità di materiale attivato possano essere considerevoli, il problema del loro stoccaggio potrebbe essere più semplificato rispetto al caso delle centrali a fissione. Comunque sia, i risultati nel campo della ricerca di materiali a bassa attivazione, sono incoraggianti. [59]

Classificazione dei reattori nucleari

Reattore nucleare a fissione

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Reattore nucleare a fissione .

Tutti questi reattori utilizzano generalmente uranio e/o plutonio; sono stati condotti alcuni studi ed avanzate proposte per l'uso del "ciclo del torio " su alcune tipologie di impianti.

  • Reattori nucleari di I generazione : si tratta di piccoli reattori sperimentali o proto-commerciali degli anni quaranta-cinquanta, evoluti poi nella II generazione.
  • Reattori nucleari di II generazione , versioni commerciali derivate di quelli di prima generazione. Sono gran parte dei reattori attualmente in funzione.
    • Reattori moderati a grafite:
      • Magnox - reattori di origine britannica raffreddati a gas oggi obsoleti;
      • AGR (Advanced gas-cooled reactor) - evoluzione dei Magnox;
      • RBMK , classe sovietica raffreddata ad acqua bollente ormai obsoleta cui appartiene la centrale di Černobyl' .
    • Reattori raffreddati e moderati ad acqua:
      • BWR (Boiling Water Reactor) in cui il fluido che muove la turbina è in contatto diretto con gli elementi di combustibile; di origine americana.
      • VVER (Vodo-Vodyanoi Energetichesky Reactor), in cui vi sono due circuiti d'acqua in serie, di origine russa.
      • PWR (Pressurized Water Reactor), in cui vi sono due circuiti d'acqua in serie (categoria a cui appartiene la centrale di Three Mile Island ); di origine americana.
      • CANDU Reattore ad acqua pesante pressurizzata di origine canadese.
  • Reattori nucleari di III generazione e di III+ generazione , introducono migliorie delle tipologie precedenti, ad esempio:
    • EPR , basato sul PWR europeo, è un reattore nel quale il raffreddamento e la moderazione vengono ottenuti grazie all'acqua pressurizzata; di origine franco-tedesca.
    • ABWR o reattore nucleare avanzato ad acqua bollente, basato sul BWR .
    • ESBWR , Reattore Economico Semplificato ad Acqua Bollente, basato sul BWR .
    • AP1000 , reattore pressurizzato avanzato, basato sul PWR statunitense.
    • ACR , Evoluzioni della filiera CANDU di origine canadese.
    • VVER1000 e VVER1200 (Vodo-Vodyanoi Energetichesky Reactor), in cui vi sono due circuiti d'acqua in serie, di origine russa.
  • Reattori nucleari di IV generazione : attualmente la dicitura si riferisce ufficialmente ad alcune proposte di un consorzio internazionale; introducono cambiamenti sostanziali nel processo tecnologico (in fase di studio).

Si fa presente che queste distinzioni sono state definite sostanzialmente a posteriori e che il confine fra una e l'altra generazione non è sempre netto ed individuabile. Ad esempio alcune caratteristiche tipiche dei cosiddetti 4ª generazione sono già state sperimentate fin dagli anni quaranta con una accelerazione negli anni settanta, senza tuttavia far decollare la filiera a causa dei problemi riscontrati.

Reattore nucleare a fusione

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Reattore nucleare a fusione .

Questi reattori dovrebbero usare come "combustibile" deuterio e trizio (principi fisici applicati in fase di definizione teorica)

  • Tokamak (тороидальная камера с магнитными катушками) o camera toroidale a bobine magnetiche

Note

  1. ^ ( EN ) Current Status , su nrc.gov .
  2. ^ Lewis L. Strauss, Speech to the National Association of Science Writers , New York City, 16 settembre 1954. In originale: «Our children will enjoy in their homes electrical energy too cheap to meter».
  3. ^ ( EN ) From Obninsk Beyond: Nuclear Power Conference Looks to Future , su iaea.org , IAEA .
  4. ^ ( EN ) The Obninsk Nuclear Power Plant , su old.minatom.ru . URL consultato il 30 ottobre 2007 (archiviato dall' url originale il 15 dicembre 2005) .
  5. ^ ( EN ) 1956: Queen switches on nuclear power , su news.bbc.co.uk , BBC news.
  6. ^ ( EN ) US Patent 2,708,656 , su patft.uspto.gov .
  7. ^ Zanetto, Decommissioning del Reattore Nucleare L-54 del CeSNEF ( PDF ), su politesi.polimi.it .
  8. ^ Gianni Santucci, Minireattore nucleare nel bunker dell'università , su archiviostorico.corriere.it , Corriere della Sera , 18 ottobre 2007.
  9. ^ ( EN ) 50 Years of Nuclear Energy ( PDF ), su iaea.org , Agenzia Internazionale per l'Energia Atomica.
  10. ^ ( EN ) Evolution of Electricity Generation by Fuel ( PDF ), su iea.org . URL consultato il 30 ottobre 2007 (archiviato dall' url originale il 14 giugno 2007) .
  11. ^ ( EN ) The Japanese Situation , su homepage.mac.com . URL consultato il 30 ottobre 2007 (archiviato dall' url originale il 12 ottobre 2007) .
  12. ^ ( EN ) Backgrounder on Chernobyl Nuclear Power Plant Accident , su nrc.gov , Nuclear Regulatory Commission.
  13. ^ ( EN ) Why Poland still clings to coal , su politico.eu , Politico SPRL.
  14. ^ ( EN ) Poland's nuclear project pushed back at least another two years: sources , su uk.reuters.com , Thomson Reuters.
  15. ^ ( EN ) Sweden Moves to End Nuclear Moratorium , su neinuclearnotes.blogspot.it , Nuclear Energy Institute.
  16. ^ ( EN ) Sweden ends 30 years of nuclear moratorium , su trendsupdates.com , Trends Updates.
  17. ^ ( EN ) Sweden Better Not Close Its Nuclear Power Plants -- It Gets Really Cold There , su forbes.com , Forbes.
  18. ^ Agenzia Reuters: "Governo, entro 2013 avvio costruzione centrali nucleari" ( XML ) [ collegamento interrotto ] , su borsaitaliana.reuters.it .
  19. ^ Dati tratti dal registro internazionale reattori nucleari , su iaea.org . presso l' AIEA
  20. ^ ( EN ) World Trend in Electrical Production , su iaea.org , Agenzia internazionale per l'energia atomica , 3 luglio 2017.
  21. ^ ( EN ) New Watts Bar Unit 2 reactor loaded, ready for testing stage , su powernewswire.com .
  22. ^ Parere del comitato consultivo dell'Agenzia di approvvigionamento Euratom sul Libro verde della Commissione "Verso una strategia europea di sicurezza dell'approvvigionamento energetico , in Gazzetta Ufficiale , C 330 del 24/11/2001, pp. 15-20.
  23. ^ Ritornare al nucleare: come e perché ( PDF ), su docenti.ing.unipi.it , CIDIS – Centro Internazionale per la Documentazione e l'Informazione Scientifica.
  24. ^ ( EN ) EPR: the first generation III+ reactor currently under construction [ collegamento interrotto ] , su areva-np.com .
  25. ^ ( EN ) Nuclear Power 2010 , su ne.doe.gov . URL consultato il 1º luglio 2006 (archiviato dall' url originale il 6 gennaio 2007) .
  26. ^ ( EN ) China's Fast Breeder Reactor (FBR) Program , su nti.org . URL consultato il 30 ottobre 2007 (archiviato dall' url originale l'8 febbraio 2008) .
  27. ^ ( EN ) Fast-breeder reactors more important for India , su igcar.ernet.in . URL consultato il 3 marzo 2006 (archiviato dall' url originale il 25 luglio 2008) .
  28. ^ ( EN ) Energy White Paper , Department of Trade and Industry of the United Kingdom, 2003.
  29. ^ ( EN ) Dimitar Bogdanov, Completion of Belene Nuclear Power Plant: project perspectives , in International Journal of Nuclear Governance, Economy and Ecology , 1 (1), 2006, pp. 63-81, DOI : 10.1504/IJNGEE.2006.008704 .
  30. ^ ( EN ) Number of Reactors in Operation Worldwide , su iaea.org .
  31. ^ ( EN ) World Nuclear Power Reactors 2006-07 , su uic.com.au . URL consultato il 21 giugno 2008 (archiviato dall' url originale il 3 marzo 2008) .
  32. ^ ( EN ) Prof. emerito Bernard L. Cohen, Libro on line, cap. 10 , su phyast.pitt.edu .
  33. ^ ( EN ) Agenzia Internazionale per l'Energia Atomica , su iaea.org .
  34. ^ ( EN ) 2005 - 2009 Performance Data Table , su rossing.com . Usati i dati del 2009
  35. ^ Sergio Zabot, Il nucleare, l'emotività e l'ideologia ( PDF ), su qualenergia.it . URL consultato il 23 dicembre 2009 (archiviato dall' url originale il 17 novembre 2011) .
  36. ^ Enel Produzione SpA, Dichiarazione Ambientale Anno 2014: Impianto termoelettrico Federico II Brindisi, vedi pg.46 Tab.9 ( PDF ), su enel.it . URL consultato l'11 luglio 2016 (archiviato dall' url originale il 4 marzo 2016) .
  37. ^ ( EN ) SGT5-8000H , su swe.siemens.com . URL consultato il 7 febbraio 2014 (archiviato dall' url originale il 22 febbraio 2014) .
  38. ^ ( FR ) Rapport sur l'état de l'environnement en France – Edition 2006 – L'eau. ( PDF ), su ifen.fr , Institut Français de l'Environnement – Ministere de l'écologie, de l'energie et de l'aménagement du territoire. URL consultato il 27 marzo 2009 (archiviato dall' url originale il 9 dicembre 2008) .
  39. ^ ( EN ) Water Consumption of Power Plants , su atlas.gwsp.org . URL consultato il 23 dicembre 2015 (archiviato dall' url originale il 23 dicembre 2015) .
  40. ^ ( EN ) Water Conservation Options for Power Generation Facilities , su powermag.com .
  41. ^ ( EN ) Thermoelectric Power Water Use , su water.usgs.gov .
  42. ^ Per un dossier sugli incidenti di Civaux, si veda http://stopcivaux.free.fr/civaux/
  43. ^ ( EN ) Nuclear Power Plant Security, Nuclear Energy Institute , su nei.org . URL consultato il 14-01-2010 .
  44. ^ * Fukushima come Chernobyl: incidente di livello sette. Giappone, nuove scosse , su adnkronos.com , ADN Kronos, 12 aprile 2011.
  45. ^ ( EN ) The Fire at the Brown's Ferry Nuclear Power Station , su ccnr.org . URL consultato il 30 giugno 2015 .
  46. ^ ( EN ) Assessment of the Epidemiological Study on Childhood Cancer in the Vicinity of Nuclear Power Plants (KiKK Study) ( PDF ), su ssk.de , Commission on Radiological Protection (SSK), 26 settembre 2008.
  47. ^ Presentazione dello studio di Kusmierz, Voigt e Scherb ( PDF ), su ibb.gsf.de . URL consultato il 17 gennaio 2011 (archiviato dall' url originale il 7 dicembre 2010) .
  48. ^ Le centrali nucleari non aumentano il rischio di leucemie , su nuclearnews.it . URL consultato il 12 maggio 2011 (archiviato dall' url originale il 19 gennaio 2012) .
  49. ^ ( EN ) Funther consideration of the incidence of childhood leukemia around nuclear power plant in Great Britain ( PDF ), su comare.org.uk , COMARE. URL consultato il 12 maggio 2011 (archiviato dall' url originale l'11 luglio 2013) .
  50. ^ ( EN ) J. Lelieveld, D. Kunkel e MG Lawrence, Global risk of radioactive fallout after major nuclear reactor accidents , in Atmospheric Chemistry and Physics , vol. 12, n. 9, 12 maggio 2012, pp. 4245–4258, DOI : 10.5194/acp-12-4245-2012 . URL consultato il 3 agosto 2021 .
  51. ^ ( EN ) National Audit Office – The Nuclear Decommissioning Authority – Taking forward decommissioning ( PDF ), su nao.org.uk .
  52. ^ Aldo Domenico Ficara - Un “Bignami” sull'elettronucleare , su educationduepuntozero.it .
  53. ^ ( EN ) Nicholas D. Kristof, Nukes Are Green , in The New York Times , 9 aprile 2005.
  54. ^ ( EN ) Growing energy: Berkeley Lab's Steve Chu on what termite guts have to do with global warming , su berkeley.edu .
  55. ^ ( EN ) The Energy Challenge: Energy Review Report 2006 , Department for Trade and Industry, luglio 2006.
  56. ^ a b Oxford Research Group, Secure Energy? Civil Nuclear Power, Security and Global Warming , su oxfordresearchgroup.org.uk , marzo 2007. URL consultato il 10 settembre 2009 (archiviato dall' url originale il 25 febbraio 2010) .
  57. ^ Virginio Bettini, Giorgio Nebbia, a cura di, Il nucleare impossibile, perché non conviene tornare al nucleare . UTET, Torino, 2009, pag. 220.
  58. ^ ( EN ) JW Storm van Leeuwen e Ph. B. Smith, Nuclear power – the energy balance , su stormsmith.nl , Chaam, Paesi Bassi, agosto 2005.
  59. ^ a b European Fusion Development Agreement ( PDF ), su efda.org . URL consultato il 14 gennaio 2010 (archiviato dall' url originale il 1º aprile 2010) .
  60. ^ ( EN ) Heavy Water Production – Nuclear Weapons , su fas.org .
  61. ^ ( EN ) Energia da Fusione ( PDF ), su efda.org . URL consultato il 1º giugno 2007 (archiviato dall'url originale il 27 settembre 2007) .

Voci correlate

Altri progetti

Collegamenti esterni

Controllo di autorità Thesaurus BNCF 16990 · LCCN ( EN ) sh85093030 · GND ( DE ) 4030329-9 · BNF ( FR ) cb11937705t (data) · BNE ( ES ) XX526209 (data) · NDL ( EN , JA ) 00959930