Webinars UNIPI 2021

Eventi, Young GenerationLascia un commento

Per la serie Past-students and Expert Webinars in Nuclear Engineering promossi dal Corso di laurea in Ingegneria Nucleare dell’Università di Pisa, segnaliamo i seguenti appuntamenti della prima metà di aprile: Venerdì 9 aprile ore 14: Topic 1. Novel very high-resolution thermal-hydraulic measurements for nuclear power plants applications. Topic 2. High fidelity multi-physics simultation for prediction of CRUD deposits on nuclear fuel, Annalisa Manera, University of Michigan, USA & ETH Zurich, CH. Venerdì 9 aprile ore 16: IEA World Energy Outlook. Prospects and challenges for nuclear power, Brent Wanner, International Energy Agency. Per maggiori informazioni visitare la pagina ufficiale.

Un mondo migliore grazie alle tecnologie nucleari

Associazione italiana nucleare, Editoriali, In primo piano, tecnologie nucleariLascia un commento

  Abbiamo spesso parlato del contributo dell’energia nucleare agli sforzi di decarbonizzazione del settore energetico e di come questo sia considerato imprescindibile da gran parte delle organizzazioni internazionali del settore e dal consenso scientifico al fine di mitigare le conseguenze del cambiamento climatico di origine antropica. Tuttavia i benefici delle tecnologie nucleari sono più vasti e non limitati al settore energetico. A questa conclusione giunge anche il nuovo rapporto redatto dalla United Nations Economic Commission for Europe (UNECE), un organismo che, in seno alle Nazioni Unite, si occupa di promuovere e armonizzare lo sviluppo economico del continente dal secondo dopoguerra. Nel documento, intitolato  Application of the United Nations Framework Classification for Resources and the United Nations Resource Management System: Use of Nuclear Fuel Resources for Sustainable Development – Entry Pathways, si evidenzia come di fatto l’utilizzo delle tecnologie nucleari possa contribuire al raggiungimento di tutti e 17 gli obiettivi d sostenibilità declinati nell’Agenda 2030. In particolare, il Sommario del rapporto afferma testualmente che “l’energia nucleare è uno strumento indispensabile per raggiungere gli obiettivi globali di sviluppo sostenibile. Essa riveste un ruolo cruciale nella decarbonizzazione del settore energetico, così come nell’eradicare la povertà, sconfiggere la fame, fornire acqua pulita ed energia a buon mercato, promuovere la crescita economica e l’innovazione industriale”. Il rapporto si sofferma inoltre sulle potenzialità di costruire un ciclo di vita del nucleare che sia sostenibile a scala nazionale e regionale, partendo dal ciclo del combustibile per arrivare alla gestione delle scorie. A supporto delle conclusioni il rapporto presenta una disamina delle tecnologie nucleari attualmente disponibili sul mercato e delle innovazioni che dovrebbero rendersi disponibili entro il prossimo decennio, come i reattori avanzati e i piccoli reattori modulari. Una sezione del rapporto è inoltre dedicata all’analisi dei costi – con una disamina delle diverse forme di finanziamento applicate ai progetti nucleari – e al confronto dei costi e delle esternalità del nucleare nel contesto delle diverse fonti di produzione di energia. Il nucleare si posiziona egregiamente in questo confronto, basato su diversi studi scientifici, potendo vantare esternalità negative inferiori persino al solare fotovoltaico. Tuttavia il rapporto non manca di puntualizzare come esistano alcune barriere che prevengono l’espansione o la nascita di nuovi programmi nucleari, che possono essere rimosse migliorando le politiche energetiche degli Stati e la percezione pubblica del nucleare. Di seguito riportiamo i 17 obiettivi dello Sviluppo Sostenibile e una sintesi del contributo dato a ciascuno di essi dalla tecnologia nucleare. SDG 1 – Sconfiggere la povertà L’adozione dell’energia nucleare crea numerosi posti di lavoro qualificati direttamente ed indirettamente. Contribuisce inoltre alla crescita economica promuovendo lo sviluppo di un settore industriale energivoro. L’energia nucleare è resiliente agli eventi meteorologici estremi e quindi costituisce una fonte di energia affidabile. SDG 2 – Sconfiggere la fame L’energia nucleare promuove la produzione sostenibile di cibo. Numerose tecnologie nucleari possono essere utilizzate per migliorare la resa agricola e per proteggere le coltivazioni dai parassiti. La desalinizzazione dell’acqua tramite energia nucleare può anch’essa contribuire ad aumentare la resa agricola nei Paesi con scarsità d’acqua dolce. SDG 3 – Salute e benessere L’energia nucleare, grazie alle sue basse emissioni e virtualmente priva di scarti inquinanti liberati nell’ambiente, contribuisce direttamente alla salute delle popolazioni. L’utilizzo dell’energia nucleare contribuisce allo sviluppo dell’infrastruttura sanitaria necessaria ai Paesi moderni e accresce l’automazione, riducendo l’esposizione delle popolazioni a lavori usuranti. Le tecnologie nucleari trovano impiego diretto in medicina per la prevenzione, diagnosi e cura di varie patologie. SDG 4 – Istruzione di qualità Le tecnologie nucleari richiedono un vasto bacino di personale ad alta scolarizzazione e qualificazione che spazia in tutto il campo scientifico e matematico e anche in altre professioni. Lo sviluppo di programmi nucleari promuove, anzi richiede, lo sviluppo di tali competenze e la creazione di opportunità formative anche a livello internazionale. SGD 5 – Parità di genere La disponibilità di energia abbondante, affidabile e a basso costo promuove l’emancipazione femminile dalle attività prettamente domestiche o di sostentamento agricolo, promuovendo la parità di genere nel campo occupazionale. Benché a livello internazionale l’ingegneria sia storicamente un campo di occupazione prevalentemente maschile, cresce l’attenzione della comunità nucleare internazionale nel promuovere l’assunzione di donne meritevoli in posizioni di leadership e responsabilità. SDG 6 – Acqua pulita e servizi igienico-sanitari L’energia nucleare può essere direttamente impiegata per la desalinizzazione dell’acqua. Un efficiente sistema elettrico contribuisce all’efficienza dei sistemi igienico sanitari. Tecniche nucleari possono essere impiegate nello studio della qualità dell’acqua e per l’efficientamento del suo utilizzo in agricoltura. SDG 7 – Energia pulita ed accessibile L’energia nucleare contribuisce direttamente a questo obiettivo essendo energia pulita, affidabile e a costi competitivi. Oltre ad alimentare il settore elettrico, il nucleare può essere impiegato per produrre calore per attività industriali e riscaldamento residenziale, nonché nella produzione di idrogeno pulito e carburanti di sintesi. SDG 8 – Lavoro dignitoso e crescita economica L’accesso ad un efficiente sistema elettrico è il motore primo della crescita economica. In aggiunta, il nucleare contribuisce direttamente alla creazione di forza lavoro ben pagata e specializzata in numerosi ambiti. Un programma nucleare contribuisce allo sviluppo infrastrutturale del Paese che lo adotta. Gli standard di sicurezza dei lavoratori dell’industria nucleare sono molto elevati. SDG 9 – Imprese, innovazione e infrastrutture Le centrali nucleari sono colossali progetti infrastrutturali ad alto grado di innovazione. Le tecniche nucleari applicate all’industria contribuiscono ad innovare i prodotti ed a renderli più sicuri. SDG 10 – Ridurre le disuguaglianze Il nucleare contribuisce a questo obiettivo primariamente riducendo le disuguaglianze socio-economiche tramite l’estensione dell’accesso all’energia e all’elettricità. SDG 11 – Città e comunità sostenibili L’energia nucleare promuove l’elettrificazione e dunque la riduzione dell’impatto ambientale dei trasporti e di altre attività urbane. I reattori modulari ed i micro-reattori possono rendere sostenibili piccole comunità isolate che ad oggi si avvalgono dei combustibili fossili. SDG 12 – Consumo e produzione responsabili L’elevata densità energetica dell’uranio fa si che la produzione di energia nucleare sia tra le più competitive in termini di basso uso del suolo e limitato uso di materiali. Il combustibile nucleare non ha altri usi con i quali compete e…

Il dispendioso addio della Germania al nucleare

Economia, In breveLascia un commento

Il Governo tedesco si sarebbe accordato con le utilities che operano centrali nucleari in Germania per un risarcimento di circa 2.5 miliardi di euro, a copertura delle perdite per la chiusura forzata anzitempo degli impianti. L’accordo, i cui detagli debbono essere ancora approvati dai consigli di amministrazione delle aziende coinvolte e poi approvati per via legislativa, metterebbe fine ad una lunga disputa legale che ha visto la Corte Costituzionale tedesca pronunciarsi per ben due volte a favore delle argomentazioni degli operatori nucleari. Sebbene infatti l’uscita dal nucleare è programmata per il 2022, alcuni impianti furono costretti a chiudere immediatamente nel 2011. I gestori di tali impianti saranno risarciti della mancata quota di produzione, per un importo pari a 33.22 €/MWh, oltre che per gli investimenti già effettuti e volti a prolungare la vita operativa dei reattori. Il risarcimento andrà dunque a sommarsi al già oneroso bilancio della transizione energetica tedesca (Energiewende), che ha visto un costante incremento dei prezzi dell’elettricità al consumo, sopportati in gran parte dai clienti residenziali, a causa dei pesanti sussidi alle fonti rinnovabili. Senza contare che, fino ad ora, la politica energetica tedesca è stata tanto dispendiosa quanto inefficacie negli obiettivi prefissi, ovvero la decarbonizzazione del sistema elettrico. Tra il 2000 e il 2019 infatti la quota di combustibili fossili è calata più o meno della stessa percentuale in Germania e negli Stati Uniti, con la differenza che questi ultimi hanno ottenuto il risultato con un minimo sforzo. Il confronto poi con le emissioni medie del sistema elettrico della vicina Francia è impietoso (la Francia nucleare emette in media 4-5 volte in meno della Germania, fino a 10 volte in meno nel 2016). Con lo spegnimento degli ultimi 8 GW di capacità nucleare previsto nel 2022, nulla lascia presagire che le prestazioni climatiche della Germania possano migliorare nel medio periodo.  

L’energia nucleare a supporto della decarbonizzazione

Associazione italiana nucleare, Economia, In primo pianoLascia un commento

Pubblichiamo di seguito la versione italiana del Position Paper di Nuclear for Climate in vista della conferenze delle Nazioni Unite sul Clima (COP26) che si terrà a Glasgow il prossimo novembre. La versione originale in inglese è scaricabile in calce. Ringraziamo Giuseppe Canzone per la redazione del testo in italiano e per le note esplicative. Net Zero Needs Nuclear -Position paper 2021 Nuclear for Climate è un’iniziativa che parte dal basso e che riunisce professionisti e scienziati del settore nucleare di oltre 150 associazioni. L’obiettivo di Nuclear for Climate è di instaurare un dialogo con i responsabili politici e il pubblico sulla necessità di includere l’energia nucleare tra le soluzioni “carbon free” atte a mitigare gli effetti del cambiamento climatico. Auspichiamo un futuro prospero per tutti, in cui le attività umane siano a basse emissioni di carbonio e sostenibili. La nostra missione è accelerare la capacità del mondo di raggiungere la decarbonizzazione [del sistema energetico, ndr] entro il 2050, promuovendo la collaborazione tra il settore nucleare e le tecnologie alla base delle fonti di energia rinnovabili. Crediamo nello slogan “Net Zero Needs Nuclear“ per questi motivi: ➢ L’energia nucleare è una fonte di energia a basse emissioni di carbonio: è comprovato che l’energia nucleare sia una fonte di energia a basse emissioni di carbonio che non solo può contribuire a ridurre le emissioni di gas serra ma è in grado di sostituire efficacemente la nostra attuale dipendenza energetica dagli inquinanti combustibili fossili. ➢ L’energia nucleare è allo stato dell’ arte, disponibile, scalabile e dispiegabile: per raggiungere l’ obiettivo di decarbonizzazione del sistema energetico (Net Zero) è necessario che nuove centrali elettronucleari siano dispiegate su vasta scala e con urgenza, in sinergia con le fonti energetiche rinnovabili [in particolare con l’idroelettrico, ndr]. ➢ L’energia nucleare è una fonte di energia pulita, flessibile e conveniente: il nucleare può integrarsi con le fonti di energia rinnovabili, bilanciando le fonti intermittenti [e utilizzando l’idroelettrico come sistema principale di accumulo] per ottenere sistemi energetici puliti, efficienti e convenienti. ➢ Il nucleare non fornisce soltanto elettricità a basse emissioni di carbonio: il nucleare è anche in grado di supportare la decarbonizzazione di altri settori economici (industria e servizi). ➢ Il nucleare sostiene lo sviluppo globale, inclusivo e sostenibile: il nucleare porta benefici socioeconomici globali che sono congruenti con gli obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite. A cinque anni dalla firma dell’Accordo di Parigi, ci stiamo rendendo conto dell’enormità della sfida che il mondo deve affrontare per limitare l’aumento della temperatura globale di 1,5 °C. La situazione climatica globale è critica e dobbiamo lavorare insieme se vogliamo raggiungere l’ambizioso obiettivo della decarbonizzazione [del sistema energetico, ndr] entro il 2050 e proteggere il futuro del nostro pianeta. Le strategie finora adottate non si sono rivelate efficaci mentre il 2050 si avvicina sempre più. Quindi dobbiamo agire ora. La conferenza COP26 di Glasgow rappresenta un’opportunità fondamentale per le nostre nazioni di riunirsi e agire [in modo coordinato, ndr], è necessario acquisire una visione comune sui problemi climatici [e ambientali, ndr] per trovare un strategia di intervento per raggiungere l’obiettivo della decarbonizzazione (Net Zero). Chiediamo a tutti i negoziatori e ai responsabili politici che parteciperanno alla COP26 di adottare un approccio neutrale dal punto di vista tecnico-scientifico verso quelle politiche energetiche favorevoli ad una integrazione tra energia nucleare e fonti energetiche rinnovabili. L’energia nucleare è una fonte di energia a basse emissioni di carbonio: è comprovato che l’energia nucleare sia una fonte di energia a basse emissioni di carbonio che non solo può contribuire a ridurre le emissioni di gas serra ma è in grado di sostituire efficacemente la nostra attuale dipendenza energetica dagli inquinanti combustibili fossili. Da oltre 60 anni il nucleare è una delle principali fonti di energia a basse emissioni di carbonio. Con circa 440 reattori in funzione in 30 paesi diversi, il nucleare rappresentava, alla fine del 2019, il 10% della produzione mondiale di elettricità. È la seconda più grande fonte di energia a basse emissioni di carbonio, dopo l’energia idroelettrica. La “carbon intensity” di una centrale nucleare, ovvero la quota di CO2 emessa da una centrale nucleare rispetto all’energia fornita, durante tutta la sua vita operativa, è molto bassa dello stesso ordine di grandezza di quelle dell’energia eolica e idroelettrica. I paesi a più bassa carbon intensity sono quelli nel cui mix energetico è presente una grande componente di energia nucleare e idroelettrica. La Francia, che produce circa tre quarti della sua energia elettrica da fonte nucleare, ha le emissioni di CO2 pro capite più basse tra i sette maggiori paesi industrializzati (G7). Utilizzando l’energia nucleare come fonte primaria, in sostituzione dei combustibili fossili, è stato possibile, a partire dal 1970, evitare l’immissione in atmosfera di un quantitativo di gas serra pari a 60 miliardi di tonnellate equivalenti di CO2. L’utilizzo del nucleare in luogo dei combustibili fossili è servito a prevenire circa 1,84 milioni di morti legate all’inquinamento atmosferico e si stima che altri 7 milioni di morti potrebbero essere evitati entro il 2050 se il nucleare sostituisse le fonti di combustibili fossili su larga scala. Nonostante l’impressionante crescita globale (circa il 500%) del solare e dell’eolico tra il 2000 e il 2018, l’uso dei combustibili fossili è rimasto costante, rappresentando circa l’80% dell’energia consumata a livello mondiale. Ciò è correlato ad un calo della quota del nucleare nel mix energetico nello stesso periodo di tempo, anche se la produzione nucleare in termini assoluti è aumentata. I Paesi che negli ultimi anni hanno deciso la chiusura delle loro centrali nucleari hanno incontrato difficoltà a ridurre la dipendenza dai combustibili fossili [in particolare per quanto riguarda la generazione elettrica, ndr]. In Germania, a seguito di una graduale eliminazione del nucleare, la quota percentuale di combustibili fossili come fonte di energia primaria è diminuita di meno dell’1% dal 2010 nonostante i massicci investimenti (178 miliardi di euro) a sostegno delle fonti rinnovabili [in particolare eolico e fotovoltaico, ndr]. L’energia nucleare è allo stato dell’ arte, disponibile, scalabile e dispiegabile: per raggiungere l’obiettivo di decarbonizzazione…

Marte ha una nuova centrale nucleare

Associazione italiana nucleare, In primo piano, tecnologie nucleariLascia un commento

Il rover della NASA Perseverance è atterrato ieri su Marte. Si tratta del rover più ambizioso e più grande di sempre, più o meno delle dimensioni di un’auto compatta. La sua missione durerà oltre un decennio e, nelle aspettative della NASA, consentirà di prelevare numerosi campioni del suolo marziano, che verranno poi rispediti sulla Terra. Per far questo Perseverance si avvarrà della collaborazione di un mini-elicottero capace di volare nella rarefatta atmosfera del pianeta rosso, nonché dell’aiuto di un altro rover che verrà lanciato su Marte nel 2028. L’energia che alimenterà questa ambiziosa missione – siamo fieri di annunciarlo – è di fonte nucleare. Perseverance è infatti equipaggiata con un Multi-Mission Radioisotope Thermoeletric Generator (MMRTG), una sorta di batteria nucleare capace di alimentare la missione per 14 anni. L’MMRTG è alimentato da 5 chili scarsi di plutonio-238, in grado di fornire i 110 W di potenza elettrica necessari al rover. Ma come funziona questa batteria? Il calore generato dal naturale decadimento del plutonio viene convertito in elettricità per ricaricare le due batterie primarie di Perseverance. Inoltre, parte del calore generato (circa 2000 W) serve a mantenere la strumentistica ed i sistemi alla giusta temperatura operativa. Si tratta dunque a tutti gli effetti di un impianto nucleare di cogenerazione. Il plutonio combina le caratteristiche di una ragguardevole densità energetica (0.54 W/g), lunga emivita (87.7 anni) e bassi livelli di radiazione gamma e neutroni, per cui i livelli di schermatura necessari sono minimi, o spesso ridotti al semplice alloggiamento dell’RTG. I primi rover marziani (Sojurner, Spirit e Opportunity) erano alimentati dalla fonte solare, che si rivelò insufficiente nella stagione dell’anno marziano (lungo due volte quello terrestre) in cui la radiazione solare è ridotta. In realtà la fonte nucleare è sempre stata la preferita per le missioni di esplorazione dello spazio, avendo alimentato le sonde spaziali fin dai primi anni ’70. Oggi molti si chiedono se l’utilizzo delle batterie nucleari potrebbe in futuro diffondersi anche sulla Terra, magari utilizzando i rifiuti nucleari, instaurando così anche una virtuosa economia circolare. Prototipi di questo tipo di batterie sono stati utilizzati anche sulla Terra, ad esempio per alimentare droni, e i sostenitori di questa tecnologia sostengono che potrebbe essere con successo estesa ad altre applicazioni, ad esempio nel settore medico e industriale. Si tratterebbe comunque di applicazioni in cui è richiesta una piccola quantità di potenza per lungo tempo, prevalentemente laddove sia impraticabile o sconsigliabile la regolare sostituzione di batterie. Per intenderci, potremmo trovare applicazioni di questo tipo in un pacemaker, ma difficilmente in laptops e smartphones. Tuttavia, è in fase di sviluppo un’altra categoria di reattori che va’ spesso sotto il nome di “batterie nucleari”: si tratta dei microreattori, vere e proprie centrali nucleari di potenza inferiore ai 20 MW, che nelle taglie più piccole (ad esempio eVinci di Westinghouse, 4.5 MW elettrici di potenza nelle dimensioni di una grossa automobile) potrebbero alimentare comunità isolate non connesse alla rete, datacenters, campus o ospedali. PS: una prima versione di questo articolo erroneamente indicava il rover Curiosity come alimentato da fonte solare. Ringraziamo Giuseppe Canzone per la segnalazione. Per approfondire: Mars 2020 | Powering NASA’s Mars Perseverance Rover