Nucleare nel mondo: il Belgio

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Per la serie “Nucleare nel Mondo” pubblichiamo questo contributo del nostro socio Fabio Nouchy sull’industria nucleare del Belgio. Il Belgio è uno dei pionieri nello sviluppo dell’energia nucleare. Anche se è entrato quasi casualmente nella storia atomica, per via del radio e dell’uranio trovati nelle miniere dell’allora “Congo Belga”, questo piccolo Stato ha poi partecipato nello straordinario sviluppo degli usi pacifici dell’atomo già a partire dagli Anni ’50.  Il Belgio è infatti il terzo paese dell’Europa occidentale, dopo il Regno Unito e la Francia, ad aver ottenuto una reazione nucleare a catena controllata in un reattore. L’11 maggio 1956, la prima reazione a catena controllata è stata ottenuta con il reattore di ricerca BR 1 (Belgian Reactor 1) al Centro degli Studi dell’Energia Nucleare, oggigiorno conosciuto come SCK CEN, che è ancora un fulcro vitale di esperimenti legati alle applicazioni nucleari vicino al villaggio di Mol, nella provincia di Anversa.  Molto presto dopo questo primo successo, il Belgio ha deciso di costruire un reattore di ricerca dedicato ai test sui materiali (il BR 2) e un terzo reattore sperimentale con l’obiettivo di produrre elettricità (BR 3).  Per quest’ultimo l’intenzione originale era di installarlo sul sito dell’Expo 58 a Bruxelles, sito dell’emblematico Atomium, ma il sito del SCK CEN fu poi scelto per ovvie considerazioni pratiche. Con una capacità di 11,2 MWe, il BR3 è stato collegato alla rete già nell’ottobre 1962. Questo primo reattore ad acqua pressurizzata (PWR) in Europa  doveva servire, tra l’altro, a formare il personale delle future centrali di Doel e Tihange. Dal 1963 in poi, fu anche usato per testare il combustibile MOX (Miscela di Ossidi di Uranio e Plutonio) in condizioni reali. Nel 1987 è stato definitivamente spento dopo 11 cicli di funzionamento e fu allora designato come impianto pilota per la ricerca sullo smantellamento dei reattori da parte della Commissione Europea, operazione che è stata completata recentemente. La prima centrale nucleare commerciale costruita dai Belgi in collaborazione con i Francesi si trova nella zona di Givet, a Chooz, sulle rive della Mosa. Questo impianto PWR, con il reattore più potente del mondo all’epoca (242 MWe), ha iniziato a fornire elettricità alla rete nel 1967 ed è stato chiuso definitivamente nel 1991. La centrale di Chooz A ha permesso ai Belgi e ai Francesi di acquisire know-how ed esperienza sia nella fabbricazione di attrezzature per i futuri impianti nucleari che nella gestione di una centrale.  Dopo la messa in funzione di Chooz A, i Belgi hanno deciso di lanciare il loro programma di energia nucleare. Sono stati scelti due siti: Doel sulla riva sinistra della Schelda, a valle di Anversa, e la zona industriale di Tihange sulla riva destra della Mosa, a monte di Liegi.  I primi reattori sono stati messi in funzione a livello industriale nel 1975 (Doel 1, Doel 2 e Tihange 1). Tra il 1982 e il 1985, a queste tre unità si sono aggiunte Doel 3, Tihange 2, Doel 4 e Tihange 3. All’epoca della messa in funzione dei primi reattori, tre quarti della produzione di elettricità del Belgio erano generati dal carbone, mentre negli anni ’80 la quota nucleare è passata in media intorno al 66%.  Ora, nel 2021, l’elettricità prodotta da fissione atomica rimane attorno al 50% del fabbisogno di elettricità, ponendo il Belgio tra i paesi europei con le più basse emissioni di gas a effetto serra, accompagnato dall’aumento dell’eolico offshore. Un cambiamento importante è però incombente, siccome la legge del 31/01/2003 prevede una chiusura di tutte le centrali alla fine del loro limite legale, fissando di fatto una data di chiusura a 40 anni dalle prime operazioni. A causa di mancanza di alternative di approvvigionamento elettrico, si è già derogato ben due volte a questa legge (nel 2013 e 2015), portando la vita legale dei reattori di Tihange 1 e di Doel 1 e Doel 2 a 50 anni di operazioni.  L’attuale accordo di governo prevede però di prendere in considerazione ciecamente la chiusura prevista dalla legge del 2003. Tale applicazione comporterebbe una chiusura di tutti e 7 i reattori belgi tra il 1° ottobre 2022 e il 1° dicembre 2025 e il dibattito su come rimpiazzare la loro capacità di 6 GW è molto acceso. Oltre a una dose massiccia di importazioni, la speranza di poter garantire la stabilità energetica riposa su nuove costruzioni di centrali a gas, l’opzione più flessibile sul mercato per poter compensare le fluttuazioni delle energie rinnovabili a intermittenza (eolico e solare). Ma la storia del nucleare in Belgio è ben più estesa della produzione di elettricità, e quando si parla di medicina nucleare, raggiunge una dimensione di eccellenza. Tornando al BR2, il reattore ad alto flusso neutronico che è stato commissionato nel 1961, oltre alla ricerca sul comportamento dei materiali e dei combustibili sotto irradiazione, è anche usato per produrre radioisotopi a fini medici e industriali, rifornendone tra il 20 e il 25% del fabbisogno mondiale. Un’ultima applicazione per la quale il BR2 sarà presto utilizzato è la produzione di Plutonio-238 per alimentare i generatori termoelettrici a radioisotopi per le missioni di esplorazione spaziale. Gran parte dei radioisotopi per scopi medici prodotti al BR2 sono poi ripresi dall’l’Istituto nazionale dei RadioElementi (IRE), sul sito di Fleurus, che dagli anni ‘70 ha cominciato la produzione di Molibdeno-99 per fini diagnostici e Iodio-131 a fini terapeutici. Oggi l’IRE gode di una reputazione di leader internazionale nel campo, mentre sviluppa nuove tecniche e radioisotopi, come il Gallio-68 e il Lutezio-177.  Un’altra azienda belga, la Ion-Beam Applications (IBA) situata a Louvain-La-Neuve, è diventata la leader mondiale nella produzione di ciclotroni, ossia acceleratori di ioni più compatti e precisi per poter creare dei fasci ben controllati. L’applicazione maggiormente degna di nota è quella del trattamento dei tumori, dove i ciclotroni possono portare benefici rispetto ad altre tecniche grazie alla loro maggiore precisione, che comporta un minore danno alle cellule sane circostanti al tumore. Guardando ancora oltre verso il futuro, il progetto MYRRHA del SCK CEN, ossia il “reattore di ricerca versatile per applicazioni ad alta…

Nucleare nel mondo: la Svizzera

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Per la nostra serie Nucleare nel mondo questa volta vi portiamo in Svizzera, con una breve panoramica dello stato dell’energia nucleare nel Paese ed un interessante approfondimento su “Beznau, l’isola dell’energia”, a cura del nostro socio Claudio Pedrazzi e pubblicato per Nucleare e Ragione. La Svizzera è entrata nel novero dei Paesi produttori di energia nucleare nel 1965 e ad oggi conta quattro reattori operativi, che forniscono tra il 35% e il 40% del fabbisogno elettrico (il consumo pro capite in Svizzera è di circa 6800 kWh annui). Due centrali, Beznau e Gösgen, forniscono anche calore oltre che elettricità: Beznau, ad esempio, genera circa 80 MW di calore che servono una rete lunga 130 km con utenti finali residenziali ed industriali. L’impianto più anziano è Beznau, entrato in servizio nel 1969, mentre il più giovane è Leibstadt, connesso alla rete nel 1984: tutti gli impianti hanno avuto negli anni delle migliorie e degli aumenti di potenza. Altre 2 grosse unità erano in fase di progetto, ma una decisione del Parlamento del 2011 ne ha abortito la costruzione promulgando una graduale uscita dal nucleare, poi confermata anche da un referendum popolare nel 2017. La gestione dei rifiuti nucleari è affidata alla compagnia Zwilag, una controllata delle quattro compagnie che eserciscono gli impianti nucleari del Paese. Zwilag opera un deposito centrale dei rifiuti a media e alta attività dal 2001 (Zentrales Zwischenlager, ZZL), dove sono stivati in dry-casks tutti i rifiuti nucleari prodotti in Svizzera. Fino al 2005 inoltre 1000 tonnellate di combustibile esausto sono state riprocessate all’estero (in Francia e Regno Unito) e restituite alla Svizzera: da quella data una moratoria (Nuclear Energy Act) ha prima interrotto i trasferimenti per un decennio mentre la Strategia Energetica al 2050 ha poi definitivamente messo fine alla pratica del riprocessamento. L’iter per la localizzazione di un deposito geologico per i rifiuti radioattivi a media ed alta attività ha preso avvio nel 1972 con la costituzione del consorzio NAGRA, il quale opera dal 1984 un sito sotterraneo sperimentale a Grimsel. In seguito ad una consultazione pubblica lanciata dal Governo federale nel 2012, nel 2015 è stata resa nota la lista dei due possibili siti di localizzazione (Ost Jura e Zurich NordOst), successivamente integrati da un terzo sito tratto dalla lista di riserva. Da allora sono in corso le indagini di dettaglio presso i siti potenziali. NAGRA prevede che il deposito dei rifiuti a media attività divenga operativo nel 2050, quello dei rifiuti ad alta attività un decennio dopo. Parallelamente, il processo di localizzazione di un deposito di superficie per i rifiuti a media e bassa attività è stato più volte bloccato da referendum cantonali. Una modifica normativa ha poi eliminato il potere di veto cantonale sostituendolo con un referendum federale, nel frattempo anche questi rifiuti sono stoccati presso il centro ZZL o presso i siti di produzione. Per concludere, vi invitiamo ad esplorare la centrale di Beznau, nota anche come l’Isola dell’energia, nel dettagliato resoconto scritto da Claudio Pedrazzi per Nucleare e Ragione. …continua a leggere. Fonti: https://cnpp.iaea.org/countryprofiles/Switzerland/Switzerland.htm https://world-nuclear.org/information-library/country-profiles/countries-o-s/switzerland.aspx

Nucleare nel mondo: l’Ungheria

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Per la nostra serie Nucleare nel mondo pubblichiamo questo contributo del nostro socio ing. Massimo Rogante, anche membro dell’Associazione Nucleare Ungherese (Magyar Nukleáris Társaság – MNT) e Componente Italiano del Comitato Scientifico Internazionale del Centro Neutronico di Budapest. La scienza e l’ingegneria nucleare in Ungheria vantano una lunga ed eccellente tradizione, con la presenza di due importanti siti: la centrale nucleare di Paks e il reattore di ricerca di Budapest. La prima – l’unica nel Paese per la produzione d’energia elettrica – costruita sulla riva destra del Danubio, 5 km a sud di Paks, dista circa 115 km da Budapest. Le quattro unità del reattore del progetto russo VVER-440 svolgono un ruolo significativo nella produzione d’elettricità in Ungheria da quasi quattro decenni. L’unità 1 fu collegata alla rete elettrica nazionale nel 1982. La centrale genera attualmente quasi la metà dell’elettricità totale prodotta nel Paese e garantisce un terzo dell’elettricità consumata. All’inizio degli anni 2000, a Paks è stato implementato un programma completo di miglioramento della sicurezza, seguito da un progetto d’aumento di potenza, che dalla capacità di 400 MW originariamente installata ha raggiunto i 500 MW. L’Autorità ungherese per l’energia atomica ha rilasciato nel 2015 una licenza per attuare il cosiddetto ciclo del combustibile di 15 mesi. In virtù di tale progetto, nel 2017 la MVM Paks Nuclear Power Plant Ltd. ha vinto a Bilbao l’International Quality Innovation Award. Le unità di potenza di Paks sono caratterizzate da un fattore d’alta disponibilità, che lo scorso anno è stato in media del 91%. Nell’anno 2000, seguendo le tendenze internazionali, la Paks Nuclear Power Plant ha lanciato un progetto volto a prolungare di altri 20 anni la durata delle unità della centrale. Sulla base delle licenze ottenute, le unità di potenza VVER-440 risultano quindi utilizzabili sino al 2032-2037. Riconoscendo l’importanza del nucleare nell’approvvigionamento energetico del Paese, il Parlamento Ungherese, a stragrande maggioranza, ha espresso nel 2009 il proprio consenso ai preparativi per la realizzazione a Paks di nuove unità. Per supportare tale costruzione, nel 2012 è stata costituita una società indipendente, la MVM Paks II Ltd. (attualmente, Paks II Ltd.). Nel 2014 è stato firmato un accordo intergovernativo ungherese-russo per la costruzione di due nuove unità di potenza del tipo VVER-1200 appartenenti alla generazione 3+, con una capacità di 1200 MW ciascuno. Per la costruzione di tali unità nucleari (note come Nuclear Power Plant Paks II) è stato stipulato un contratto chiavi in mano tra Paks II Ltd. e il Contraente del Progetto, vale a dire la società d’ingegneria appartenente a Rosatom che opera oggi col nome di JSC ASE EC. Il modello chiavi in mano significa che NPP Paks II sarà consegnato insieme a tutte le attrezzature e gli ausiliari necessari, con contenuto tecnico determinato, pronto per il funzionamento commerciale, con qualità fissa e ad un determinato prezzo. Per la realizzazione del progetto sono necessari più di seimila permessi e licenze. Le più importanti sono le cosiddette licenze a livello di struttura, comprese la licenza ambientale (ottenuta nel 2016), quella del sito (ottenuta nel 2017), quella d’implementazione e quelle per la messa in servizio e il funzionamento. La cosiddetta licenza di costruzione elettrica dell’Autorità di regolamentazione Ungherese per l’Energia e i Servizi Pubblici è stata ottenuta dal progetto Paks II nel 2020. All’inizio del 2021, il numero di licenze ottenute era superiore a cinquecento. Il prossimo importante traguardo nell’implementazione del progetto è la licenza d’implementazione, che sarà rilasciata dall’Autorità Ungherese per l’Energia Atomica e che dovrebbe essere ottenuta da Paks II Ltd. nell’autunno del 2021. Il progetto potrà quindi ottenere ulteriori licenze, che consentiranno di avviare i lavori effettivi relativi a costruzione, produzione, approvvigionamento e installazione di nuove unità. Ottenute le necessarie licenze, le attività preparatorie del terreno potranno avviarsi entro la fine dell’anno corrente. Parallelamente alle procedure d’autorizzazione, è in corso la realizzazione dei primi edifici sul sito dei lavori di costruzione e montaggio. Le attività riguardanti lo smaltimento dei rifiuti radioattivi, lo stoccaggio temporaneo del combustibile nucleare esaurito, la chiusura del ciclo del combustibile nucleare e lo smantellamento degli impianti nucleari sono svolte dalla Radioactive Waste Management Plc. Lo smaltimento finale dei rifiuti di bassa e media attività della centrale nucleare è assicurato nelle volte sotterranee profonde 200-250 metri nelle stabili rocce granitiche del deposito nazionale dei rifiuti radioattivi, che opera vicino a Bátaapáti dal 2008. Lo smaltimento finale del combustibile nucleare esaurito ad alta attività sarà assicurato in un deposito geologico profondo. Dal 1993 è in corso un’indagine ingegneristica del potenziale sito nelle colline occidentali di Mecsek. Lo stoccaggio provvisorio sicuro degli assemblaggi di combustibile nucleare esaurito è effettuato nel dedicato impianto di stoccaggio temporaneo, situato nelle immediate vicinanze della centrale di Paks. Grazie al suo design modulare, tale impianto può essere ulteriormente esteso. Il Reattore di Budapest (Budapesti Kutatóreaktor – BKR) è stata la prima installazione del Paese per l’addestramento e la ricerca nucleare sperimentale, diventando critico per la prima volta nel 1959: pietra miliare nella storia della scienza e della tecnologia in Ungheria, la cui esperienza operativa ha svolto un ruolo cruciale nella creazione, costruzione e funzionamento della Centrale Nucleare di Paks. BKR è anche una delle più grandi infrastrutture di ricerca operative nella regione dell’Europa centrale. Il reattore, nella sua forma e nei suoi parametri attuali – 10 MW di potenza, sorgente fredda e sistema di guida, 16 stazioni sperimentali – dopo una ricostruzione generale ha iniziato nuovamente a funzionare nel 1993, con una licenza di 30 anni. Allo stesso tempo quattro istituti accademici hanno fondato un consorzio, vale a dire il Centro Neutronico di Budapest (Budapest Neutron Centrum – BNC), per coordinare l’utilizzo del reattore. BNC fornisce l’accesso all’impiego di neutroni ed è stato un partner in vari progetti del programma quadro dell’UE. Il reattore funziona col 20% di combustibile arricchito in cicli di 5-10 giorni (circa 120 giorni/anno). Le strumentazioni sono impiegate per ricerca di base, applicazioni industriali (in collaborazione con lo Studio d’Ingegneria Rogante, vedasi pagina web https://www.bnc.hu/?q=industry-related-studies), e ricerca applicata nei settori medico e del patrimonio culturale. BNC è fortemente impegnata nell’istruzione di giovani scienziati e…

Nucleare nel mondo: le notizie di febbraio

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Russia: la Federazione Russa è sulla buona strada per costruire il primo reattore a neutroni veloci raffreddato a piombo. Nei giorni scorsi la Siberian Chemical Combine ha ottenuto dal regolatore russo la licenza per la costruzione del BREST-OD-300 presso il sito di Seversk, in Siberia. Si tratta di un processo di licenziamento complesso che ha dovuto tenere conto delle molte caratteristiche innovative del reattore, dal raffreddamento a piombo alle specifiche strutturali del vessel e delle strutture idrauliche. L’azienda assegnataria del contratto di Costruzione è la Titan-2, già impegnata nella costruzione di Akkuyu in Turchia e di Hanhikivi in Finlandia. Il completamento della centrale è previsto nel 2026. Oltre al reattore, di 300 MWe, sorgerà presso il sito un impianto di fabbricazione e rifabbricazione del combustibile a nitruri di uranio e plutonio, adatto anche al trattamento del combustibile esausto, rendendo possibile chiudere il ciclo del combustibile nucleare sul medesimo sito. L’equipaggiamento per il rifornimento del combustibile sarà prodotto dalla controllata di Rosatom CKBM Le naturali proprietà del piombo e le caratteristiche di progetto del nocciolo e dell’impianto di raffreddamento fanno del BREST-OD-300 un reattore a sicurezza intrinseca estremamente elevata. Estonia: il piccolo Paese baltico, il cui mix elettrico è il più inquinante d’Europa, non intende perdere tempo e guarda con decisione agli Small Modular Reactors (SMR) per raggiungere i propri obiettivi di decarbonizzazione e di sicurezza degli approvvigionamenti. A tale scopo intende costruire quanto prima il contesto regolatorio e istituzionale necessario ad avviare un programma nucleare. L’ambizioso obiettivo, rilanciato in una recente conferenza da Fermi Energia, organizzazione promotrice degli SMR in Estonia, è quello di abbandonare la produzione elettrica da olii combustibili entro il 2035. Nell’ambito della stessa conferenza è stata firmata la dichiarazione denominata Tallinn Declaration on the Future of SMR Licensing, cui hanno aderito nove realtà professionali e industriali di altrettanti Paesi europei, il cui obiettivo è la definizione di un approccio pragmatico al processo di licenziamento degli SMR, la standardizzazione internazionale dei design e l’armonizzazione internazionale dell’assetto regolatorio che possibilmente ponga le basi per una sorta di certificazione unica internazionale dei progetti, che ne faciliterebbe la commercializzazione. Regno Unito: Rolls-Royce è in procinto di completare lo studio di fattibilità dei propri SMR dunque procederà ad assicurare le linee di finanziamento necessarie. Nel 2024, secondo Paul Stein, Chief Technology Officerdella compagnia, inizierà il processo di licenza con il Generic Design Assessment, che dovrebbe condurre al dispiegamento dei primi esemplari della flotta entro il 2030. Un reattore modulare Rolls-Royce dovrebbe avere una potenza di circa 450 MW, abbastanza per servire una città come Leeds, e potrà essere utilizzato anche per la produzione di calore industriale/residenziale o per la produzione di idrogeno o carburanti di sintesi. Il costo dell’energia prodotta è stimato sui 56-84$/MWh, dalla quinta unità installata in poi (nth-of-a-kind), quindi molto competitivo anche rispetto a fonti rinnovabili e gas naturale. Sarà inoltre un reattore ad elevata sicurezza, ed isolato sismicamente per una eccellente protezione in caso di terremoto. USA: General Atomics ha completato la costruzione e i test del primo dei nove magneti superconduttori che costituiranno il Solenoide centrale di ITER, il progetto internazionale di prototipo di reattore a fusione cui partecipa anche l’Italia. Il modulo fa parte del più ampio contributo degli Stati Uniti al progetto ITER, e verrà spedito al sito di costruzione francese di Cadarache nel corso del 2021.