I reattori nucleari modulari non sono la soluzione ai nostri problemi energetici, anche se molti li presentano come la via maestra verso un nucleare sicuro, pulito e a basso costo.
Da qualche tempo l’energia nucleare è tornata ad apparire sempre più spesso sui media, nei discorsi dei politici e in quelli del pubblico, anche nei Paesi, come l’Italia e la Germania, che già da molti anni avevano deciso di abbandonare questa risorsa energetica. E il 4 giugno scorso la Camera ha dato la prima approvazione al cosiddetto disegno di legge sul nucleare, che darà al Governo il compito di definire le norme per le nuove tecnologie nucleari sia da fissione che da fusione.
Le ragioni di questo rinato interesse sono molteplici: le recenti ondate di aumenti del costo dei combustibili fossili in seguito alle guerre in Ucraina prima e in medio oriente poi; il crescente bisogno energetico per far funzionare i data centre in continua espansione; la spinta alla decarbonizzazione per contenere la sempre più pressante crisi climatica.
A prima vista la risposta più ovvia a tutte queste sfide dovrebbe essere una rapida transizione verso le energie rinnovabili. Ma questa, data la variabilità della potenza istantanea generata dalle fonti energetiche come il solare o l’eolico, implica anche una profonda trasformazione dell’infrastruttura e dell’intero mercato, con l’introduzione di una gestione intelligente della rete elettrica e di sistemi di immagazzinamento dell’energia distribuiti sul territorio.
Affrontare queste sfide richiede piani complessi e forti investimenti pubblici sul lungo periodo, tutte cose poco attraenti e rischiose per un politico o un amministratore pubblico. Le centrali nucleari possono invece semplicemente essere immesse nella rete esistente in aggiunta o in sostituzione delle centrali a carbone o a gas.
Piccoli reattori nucleari modulari
Ma il nucleare ha anche gravi svantaggi che i pianificatori non si possono permettere di ignorare: in particolare i rischi per la sicurezza, la salute e l’ambiente, che lo rendono difficile da far accettare alla popolazione, e prolungano all’infinito i processi normativi di certificazione e approvazione, gonfiandone anche i costi. Così l’industria dell’energia nucleare sta cercando di rilanciarsi con l’idea dei piccoli reattori modulari (SMR).
Si tratta di reattori nucleari di potenza medio-bassa, al massimo 300 MW (le centrali di oggi producono tipicamente dai 1000 ai 1500 MW), che dovrebbero essere costruiti e montati in fabbrica per essere poi installati nella centrale in modo più semplice e diretto.
La loro modularità, secondo i promotori, porterebbe svariati vantaggi: prima di tutto ogni centrale potrebbe decidere quanti moduli installare, a seconda delle sue necessità; poi la costruzione di piccoli moduli in fabbrica verrebbe serializzata, riducendo i costi di produzione; infine sarebbe più sicuro lavorare su reattori piccoli e soprattutto in fabbrica, invece che sul cantiere della centrale come si fa oggi.
Devo ammettere che le mie conoscenze in campo della fissione nucleare sono ferme alle tecnologie delle centrali nucleari tradizionali, dunque la mia prima reazione quando leggo di nuove soluzioni ai problemi di cui soffre da sempre l’energia nucleare è più di sorpresa che di scetticismo. Mi piacerebbe davvero credere che si sia finalmente trovata la via giusta verso un nucleare sicuro, pulito e a basso costo. Ma siamo davvero già a questo punto?
Per rinfrescare le mie conoscenze e capire meglio quale sia lo stato effettivo delle cose ho consultato varie fonti, sulla stampa e nella letteratura scientifica. Dato che queste sono spesso fortemente influenzate da interessi economici enormi, ho cercato di non farmi influenzare da conclusioni generiche, positive o negative che siano, cercando di formarmi un’opinione basata il più possibile sui fatti.
Reattori tradizionali e reattori avanzati
Prima di tutto va eliminata una confusione importante, che molte fonti introducono forse anche volutamente: quella tra gli SMR attualmente in fase di sviluppo, basati prevalentemente sulla tecnologia tradizionale dei grandi reattori di terza generazione, e i reattori modulari avanzati (AMR) di quarta generazione, che invece, con poche eccezioni sperimentali, esistono solo sulla carta.
I primi non introducono nuovi processi di produzione di energia nucleare: sono i classici reattori raffreddati ad acqua, che usano gli stessi combustibili e producono lo stesso tipo di scorie dei reattori classici. Dunque lasciano sostanzialmente invariate le problematiche di sicurezza nel funzionamento e di gestione delle scorie.
Per quanto riguarda i costi le opinioni differiscono pesantemente tra i sostenitori e gli oppositori. Ai già citati argomenti a favore, come la modularità e potenzialità di produzione in serie, vengono opposti argomenti che sostengono come l’economia di scala realizzabile con i reattori modulari funzioni solo quando se ne producono grandi numeri, cosa che sicuramente non è realistica almeno nel medio termine. Inoltre il fatto che al momento esistano un grande numero di design diversi (ho trovato stime da 70 a oltre 120) per questo tipo di reattori implica che la standardizzazione è ben lontana, il che punta più a un aumento che a una riduzione dei costi. Va ricordato infine che la promessa di tempi brevi di realizzazione e di costi contenuti rispetto ai reattori tradizionali è propagata da un’industria che storicamente non gode di molta credibilità su questi due aspetti fondamentali.
Lo stato delle cose
Nonostante i piccoli reattori esistano da sempre almeno come applicazioni militari (si pensi a quelli che alimentano i sottomarini o le portaerei nucleari), nel campo civile furono presto abbandonati per realizzare reattori sempre più grandi, più redditizi rispetto ai costi di realizzazione. Nello scorso decennio l’idea di tornare ai reattori piccoli è riapparsa, curiosamente invertendo la logica: ora viene infatti presentata proprio come alternativa ai costi esorbitanti e ai lunghissimi tempi di costruzione dei grandi reattori.
In ogni caso lo stato di sviluppo di questi reattori nel mondo è ancora agli inizi: le fonti che ho consultato concordano tutte sul fatto che Russia e Cina siano decisamente più avanti rispetto al mondo occidentale. In Cina ad esempio è attivo dal 2023 un piccolo reattore raffreddato a gas fatto di due moduli da 105 MW, e si sta costruendo dal 2021 un SMR da 125 MW, il Linglong 1, che si pensa possa entrare in funzione quest’anno. La Russia ha un SMR da 70 MW attivo dal 2020, e sta lavorando a vari nuovi progetti.
In occidente invece gli SMR ancora non esistono, e i progetti sono ancora prevalentemente in fase iniziale di sviluppo. L’unico reattore il cui design abbia ottenuto l’approvazione formale di un’autorità normativa (la US Nuclear Regulatory Commission) è dell’azienda NuScale. Questo progetto, in ballo da oltre quindici anni e che in questo decennio si è un po’ arenato anche per via della crescita delle stime di costo, è comunque in fase di approvazione per un primo reattore in Romania.
Altri esempi sono l’SMR della Rolls Royce nel Regno Unito, che ha già raggiunto il terzo livello di approvazione dalle autorità britanniche, ma non ancora la licenza per cominciare la costruzione. Oppure il reattore Carem in Argentina, la cui costruzione era cominciata nel 2014 ma è stato sospeso nel 2024, in attesa di una riprogettazione completa. In Francia il progetto di SMR NUWARD è in fase di riprogettazione per aumentarne la potenza, e il processo di autorizzazione dovrà ripartire da zero.
Forse sarà il reattore SMR canadese in costruzione a Darlington in Ontario, che ha appena ricevuto la licenza di costruzione, il primo SMR a essere acceso in occidente, ma comunque solo tra qualche anno. Ad ogni modo l’impressione è che tutti questi progetti non solo siano ancora immaturi, ma assomiglino anche fin troppo, per lentezza di sviluppo ed esplosione di costi, ai grandi reattori tradizionali.
Reattori modulari avanzati
Un’altra storia sarebbero i reattori modulari avanzati, o AMR, cioè quelli che saranno basati sulle molto propagandate nuove tecnologie che dovrebbero migliorare la sicurezza dei reattori e ridurre le scorie. Per questi si stanno studiando combustibili e tipi di raffreddamento diversi, come quelli a sali fusi o metalli liquidi. Tutte idee molto interessanti, ma le tecnologie necessarie per realizzarle al momento non esistono o sono solo in fase di studio. Per cui i primi reattori sperimentali di questo tipo non si vedranno prima della fine del prossimo decennio. E anche quando venissero realizzati e verificati, la loro entrata in funzione operativa richiederà certificazioni e approvazioni normative completamente nuove.
Inoltre, dato che gli AMR useranno nuovi combustibili e nuovi processi di fissione nucleare, il loro utilizzo richiederà lo sviluppo e l’introduzione di nuovi tipi di processamento del combustibile e delle relative scorie, per cui l’intera filiera attorno al reattore dovrà essere sviluppata praticamente da zero. Per quanto riguarda le scorie di nuovo tipo, queste ovviamente non sono ancora disponibili per essere studiate. E i futuri combustibili richiederanno conversioni chimiche e tecniche di confinamento delle scorie ancora inesistenti. Tra studio, sviluppo, sperimentazione, certificazione e approvazione di ogni elemento della filiera, si tratta di processi che possono durare vari decenni.
Un investimento a lungo termine
Riassumendo, vista l’immaturità e il lento progresso dei pochi programmi di sviluppo di SMR, è molto improbabile che questo tipo di reattori possa mai diventare un elemento importante della produzione energetica nei prossimi decenni. E comunque gli SMR di terza generazione non allevieranno i problemi fondamentali del nucleare attuale, cioè quelli della sicurezza e della gestione delle scorie.
Per quanto riguarda i reattori futuri, gli AMR di quarta generazione promettono miglioramenti significativi, ma il loro design è ancora tutto da sviluppare, realizzare e dimostrare. Se si considerano poi i tempi per la creazione della filiera per i nuovi combustibili e per la gestione delle scorie, e vi si aggiungono i lunghi processi di certificazione e autorizzazione, per vedere se le promesse saranno realizzate dovremo inoltrarci nella seconda metà del secolo.
Ma se i piccoli reattori modulari non possono essere la risposta ai problemi energetici attuali, l’energia nucleare, nonostante la sua storia difficile e i gravi problemi tecnologici, ambientali e sociali che porta con sé, non va demonizzata a priori, soprattutto se esistono idee che la potrebbero rendere un giorno più sicura ed economica.
Proprio per questo, invece di impegnarsi da subito nella costruzione e messa in opera di nuovi reattori nucleari poco innovativi e comunque ancora (almeno in occidente) inesistenti, che diventerebbero molto probabilmente altri pozzi senza fondo, i finanziamenti pubblici sarebbero meglio utilizzati per sostenere una ricerca applicata seria e continuata nel settore dell’energia nucleare, un ambito da anni trascurato e marginalizzato. In questo modo si potrebbe puntare ad accelerare lo sviluppo di nuove tecnologie che possano portare, un giorno speriamo non troppo lontano, allo sviluppo di reattori veramente innovativi, più sicuri, più ecologici e magari anche meno costosi.
Nel frattempo la spesa per l’infrastruttura energetica va urgentemente focalizzata sul rinnovamento della rete di gestione, immagazzinamento e distribuzione dell’energia elettrica, in modo da permettere un utilizzo esteso e efficiente delle energie rinnovabili. La strada della decarbonizzazione e dell’indipendenza energetica, oggi, passa solo da lì.
