L’energia nucleare come fonte energetica sostenibile?

La valutazione dell’energia atomica come fonte di energia sostenibile varia notevolmente a seconda del paese. Nei paesi con un’elevata percentuale di produzione elettrica dall’energia nucleare, come la Francia o la Repubblica Ceca, il consenso per un uso pacifico dell’energia nucleare è spesso alto. Nei paesi dove non si produce elettricità dall’energia nucleare, come l’Austria e l’Italia, invece, prevale nettamente il rifiuto.

Gli incidenti nelle centrali atomiche possono, tuttavia, provocare nuovi orientamenti politici e un cambiamento dell’opinione pubblica. Dopo la catastrofe di Fukushima, la Germania e la Svizzera hanno deciso di abbandonare la tecnologia nucleare, ma di recente questi obiettivi sono stati di nuovo messi in discussione per quanto riguarda l’aspetto temporale. Il problema maggiore della valutazione economica dell’energia nucleare risiede nel calcolo e nell’analisi degli elevati costi esterni, o delle esternalità.

Il termine energia atomica, o energia nucleare, indica l’energia rilasciata in seguito alla fissione nucleare. Attualmente si utilizza solo la fissione nucleare nelle centrali atomiche. La prima centrale nucleare con una produzione di energia utilizzabile a livello industriale è entrata in funzione vicino a Mosca nel 1954, seguita nel 1955 da quella a Sellafield in Inghilterra. In Germania, l'energia nucleare viene immessa nella rete elettrica dal 1961 (centrale nucleare di Kahl). I reattori ad acqua leggera, favoriti fin dall'inizio dagli americani, hanno prevalso solo lentamente su quelli ad acqua pesante, preferiti dalla ricerca, ma qui soprattutto per uso militare. Nei reattori ad acqua leggera si utilizza come liquido di raffreddamento la normale acqua sotterranea. Nella tecnologia ad acqua pesante, l'idrogeno presente nell'acqua viene sostituito da sostanze di massa maggiore (p. es. il deuterio), evitando così gran parte del processo di arricchimento dell'uranio. Questo vantaggio, tuttavia, viene relativizzato dall'elevatissimo consumo di acqua.

Dopo la crisi petrolifera del 1973 vennero costruite sempre più centrali nucleari per scongiurare la scarsità di energia da fonti fossili. Allo stesso tempo, si sviluppò il movimento antinucleare che ha ricevuto un enorme impulso nel 1979 a seguito dell'incidente al reattore di Harrisburg negli Stati Uniti.

La fusione nucleare, una grande speranza

La tecnologia della fusione nucleare si trova ancora in fase di analisi, tuttavia, proprio di recente sono stati segnalati dei successi nella ricerca. I risultati più promettenti sono stati ottenuti da un gruppo di scienziati dell’ente di ricerca statale National Ignition Facility (NIF) del Lawrence Livermore National Laboratory in California, utilizzato prevalentemente per scopi militari.

Per i loro esperimenti i ricercatori californiani hanno utilizzato l'impianto laser più potente al mondo per convertire piccolissime quantità di isotopi dell'idrogeno, deuterio e trizio, in plasma a una temperatura di circa 60 milioni di gradi Celsius. Gli isotopi dell'idrogeno si fondono per formare elio e di conseguenza perdono una piccola parte della loro massa sotto forma di radiazione. Secondo i media, è stato prodotto il 20% di energia in più rispetto a quella impiegata. La fusione nucleare rappresenta una grande speranza per l'energia pulita del futuro. In teoria, può essere utilizzata per generare elettricità ecologica in misura quasi illimitata.

Il dilemma dello stoccaggio finale

Nelle centrali atomiche esistenti l’energia atomica viene trasformata in energia elettrica sulla base di reazioni a catena controllate delle fissioni nucleari nei reattori nucleari. Le barre di combustibile sono la parte più importante del nocciolo del reattore. Contengono il combustibile atomico che scatena la fissione nucleare.

A seconda del tipo di reattore, le barre di combustibile hanno forme e composizioni diverse, quasi sempre viene utilizzata una barra a diossido di uranio. Durante il funzionamento di tutti i tipi di centrali nucleari si formano barre di combustibile esausto, che in teoria possono essere ricondizionate. Il metodo di smaltimento alternativo è lo stoccaggio finale diretto.

Durante la fissione nucleare si formano isotopi radioattivi. Gli isotopi a vita breve decadono nei depositi di stoccaggio temporaneo o nelle piscine di raffreddamento. I rifiuti nucleari contenenti isotopi a vita lunga vengono stoccati fino a quando la dissipazione del calore generato è tale che dopo alcuni decenni è possibile lo stoccaggio finale.

Le radiazioni di alcune parti delle scorie radioattive di una centrale nucleare diminuiscono in larga misura solo dopo migliaia o centinaia di migliaia di anni. Inoltre, alcuni elementi contenuti nei rifiuti nucleari sono anche estremamente tossici. Per questo motivo, le scorie radioattive vengono stoccate in modo permanente in modo tale da tenerle lontane dalla biosfera. I depositi da costruire a tale scopo vengono chiamati depositi o stoccaggi finali. Attualmente non esiste un solo deposito finale per i rifiuti altamente radioattivi nel mondo.

Il progetto più avanzato si trova sulla penisola finlandese di Olkiluoto. In questo caso, le scorie altamente radioattive saranno stoccate in una galleria nella roccia di granito a più di 400 metri di profondità in contenitori di rame, a loro volta rivestiti dal minerale bentonite. Questo crea un sistema di protezione a diversi livelli. Se in teoria queste barriere artificiali dovessero diventare permeabili, entrerebbero in azione come barriere le formazioni geologiche. Ma la domanda è se queste barriere possano resistere, per esempio, a una nuova era glaciale. Finora l'umanità non è ancora mai riuscita a costruire strutture “eterne”.

La quota nel mix energetico

Secondo i calcoli dell’Agenzia Internazionale dell’Energia, l’energia nucleare rappresenta attualmente il 10 per cento di tutta l’elettricità prodotta a livello mondiale. A gennaio 2023 erano in funzione 440 reattori in 31 paesi, con una capacità totale di 415 GW. In base ai dati forniti dalla World Nuclear Association (www.world-nuclear.org), a livello mondiale sono attualmente in costruzione 54 reattori (con una capacità totale di 59 GW), la maggior parte di essi in Cina, e 109 reattori si trovano in fase di progettazione. Secondo i dati statistici dell’EU per il 2019 in Europa, l’incidenza dell’energia nucleare sul mix energetico nazionale in Francia è pari al 70,58%, in Svezia al 33,97%, in Slovacchia al 53,86% e in Germania al 12,36%.

Pro e contro l’energia atomica

Durante il funzionamento delle centrali atomiche non viene emessa anidride carbonica inquinante, e anche l’emissione dei classici inquinanti atmosferici è bassa. Pertanto, a confronto con i combustibili fossili, come il carbone e il petrolio, ne risulta un bilancio ecologico positivo ma solo a condizione che non vengano considerati i possibili problemi e incidenti durante il funzionamento e gli imprevisti durante lo stoccaggio finale.

Grazie alla produzione costante e stabile di energia, l'energia nucleare è indipendente dal sole e dal vento e pertanto è considerata come una componente stabile del “carico di base”. Le tecnologie collegate all’energia nucleare civile spesso sono rilevanti anche per lo sviluppo e la produzione di armi atomiche. Perciò esiste la possibilità che i programmi nucleari civili vengano utilizzati come copertura per un programma nucleare militare segreto.

Al primo posto degli argomenti contro l’uso pacifico dell’energia nucleare c’è il pericolo di incidenti, messo in evidenza dopo gli incidenti di Cernobyl nel 1986 e Fukushima nel 2011. L’inquinamento ambientale legato all’uso civile dell’energia nucleare è dovuto all’estrazione di uranio e al normale funzionamento, non sempre privo di problemi, delle centrali atomiche.

Tra gli altri argomenti contrari vi sono le questioni irrisolte dello smaltimento intorno al tema delllo stoccaggio finale, e l’eventuale produzione di armi atomiche. Esiste inoltre il pericolo di attacchi terroristici alle centrali nucleari. A causa degli enormi danni previsti (stimati in 6.000 miliardi di euro come danno massimo) non è possibile assicurare questi rischi e i danni ad essi associati. Nel 2011, alcuni matematici finanziari hanno calcolato che il prezzo dell’assicurazione della responsabilità civile per una centrale nucleare convenzionale ammonterebbe a 72 miliardi di euro per l'intera durata. Pertanto, un'assicurazione della responsabilità civile completa aumenterebbe il prezzo attuale dell'elettricità in Germania di circa venti volte.

Gli argomenti a favore avanzati dai sostenitori dell’energia atomica riguardano il suo contributo alla stabilità delle reti e l’alta sicurezza di approvvigionamento, entrambi soprattutto nei confronti delle tecnologie e delle energie rinnovabili. Inoltre, ne viene argomentata l’imprescindibilità con l’aumento della domanda e il fabbisogno tendenzialmente in crescita accompagnato dalla diminuzione delle risorse fossili, come il petrolio e il gas naturale, e l’energia atomica viene ritenuta una “tecnologia ponte”. Infine, l’indipendenza dalle importazioni di petrolio e gas viene vista come un vantaggio. Questo argomento ha perso un po’ della sua validità per via del boom del gas di scisto e dell’olio di scisto, soprattutto dal punto di vista americano.

Non rientrano nel calcolo dei costi dell’energia atomica i cosiddetti “costi esterni” - i potenziali danni sociali e ambientali causati da un incidente nucleare -, i danni causati dall’estrazione dell’uranio, i costi per garantire la sicurezza - come la protezione a lungo termine delle centrali nucleari dismesse e i costi di trasporto verso i centri di riprocessamento - nonché l’inquinamento dovuto al deposito temporaneo e allo stoccaggio finale. Ma non sono solo i costi esterni a deporre a sfavore della costruzione di nuovi centrali nucleari. Le centrali nucleari moderne sono anche costose in termini di gestione. Una gestione redditizia dei nuovi reattori a Hinkley Point in Gran Bretagna è stata possibile solo grazie a sovvenzioni statali, sotto forma di prezzi di acquisto dell’energia elettrica garantiti.

Uranio – Tutt’altro che pulito

Attualmente, a livello globale si estraggono circa 65.000 tonnellate di uranio all’anno. L’estrazione di uranio provoca enormi distruzioni e danni ambientali. Il rischio per la salute è il rischio più grande per i minatori nelle miniere convenzionali. Siccome il minerale di uranio contiene solo una piccola quantità di uranio puro, il minerale è relativamente innocuo al di fuori dell'organismo. Tuttavia, a causa dell'estrazione meccanica del minerale di uranio dalla roccia, i minatori sono esposti sia al particolato di uranio che al sottoprodotto radon, un gas nobile radioattivo, presente nell'aria che respirano. L'inalazione di particolato di uranio e di radon può provocare il cancro, in prima linea il cancro ai polmoni. Già negli anni '20 del secolo scorso è stato dimostrato che il cancro ai bronchi e ai polmoni nei minatori era dovuto alla contaminazione da radon. Nelle regioni dove si estrae uranio sussiste inoltre un rischio maggiore per la salute causato dal rilascio di radioattività.

Un altro problema dell’estrazione di uranio è anche l’enorme fabbisogno di acqua. Secondo una stima di Greenpeace, negli ultimi 40 anni, nel solo Niger sono stati usati 270 miliardi di litri d'acqua per l'estrazione di uranio. Quest'acqua contaminata è stata poi rilasciata nuovamente nei fiumi e laghi. Oltre alle conseguenze dirette sulla salute dovute alla contaminazione dell'acqua, il grande consumo di acqua danneggia le regioni minerarie anche dal punto di vista ecologico ed economico, e quindi la salute della popolazione. Poiché il prelievo dell'acqua provoca un abbassamento del livello delle falde freatiche e quindi la desertificazione; piante e animali muoiono, i mezzi di sostentamento tradizionali della popolazione vengono eliminati.

A causa delle grandi quantità estratte negli ultimi decenni, i giacimenti minerari ad alto contenuto di uranio sono in larga misura esauriti. Al suo posto ora si estraggono minerali a basso grado di concentrazione, e in questo modo si rilasciano sempre più emissioni di CO2.

Un argomento a sfavore dell‘energia atomica sono le riserve mondiali di uranio. In base all’estrazione attuale, le riserve saranno sufficienti per i prossimi 20 anni. La percentuale di gran lunga maggiore delle riserve attualmente economicamente estraibili si trova in Kazakistan, seguito da Canada, Sudafrica, Brasile e Cina.

Valuazione ESG

E (Ambiente): Sul fronte ambientale, la potenziale contaminazione radioattiva causata dall’estrazione di uranio o da incidenti radioattivi, nonché i rischi ambientali legati al deposito temporaneo e finale sono i temi rilevanti.

S (Società): L’estrazione di uranio e gli incidenti possono provocare danni alla salute.

G (Governance): Il tema del trattamento o dell’inclusione delle esternalità rimane tuttora irrisolto, un rischio latente per la gestione è rappresentato dalla decisione di uscire dal nucleare da parte di un determinato paese dove ha sede la centrale, soprattutto dopo incidenti nucleari.