L’Ucraina esplora l’espansione della propria capacità nucleare

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L’Ucraina e gli Stati Uniti intensificano la cooperazione in tema di energia nucleare con la firma di due Memorandum of Understanding tra Energoatom e Westinghouse e NuScale, rispettivamente. Il primo accordo, del valore complessivo di 30 miliardi di dollari, prevede il completamento dell’unità 4 della centrale di Khmelnitsky (un VVER completato al 28% e mai ultimato, ma che da tempo l’Ucraina pianifica di completare convertendolo  in AP1000, design Westinghouse) e la costruzione di 4 nuove unità AP1000 presso siti nucleari già esistenti. L’esecuzione di tale accordo porterebbe la capacità nucleare del Paese a quasi 18000 MWe complessivi, in grado quindi di soddisfare il 72% del fabbisogno di elettricità dell’Ucraina, permettendo quindi di ridurre conseguentemente la quota di combustibili fossili. Dell’accordo inoltre beneficerebbe sostanzialmente anche l’italiana Mangiarotti, una controllata di Westinghouse, unica a costruire alcune componenti degli AP1000. Il secondo accordo, siglato con NuScale, prevede di esplorare la possibilità di costruire reattori modulari NuScale nel Paese. Secondo i termini dell’accordo, NuScale supporterà Energoatom in tutte le fasi, dallo studio di fattibilità e analisi dei costi, alle pratiche di licensing e progettazione specifica degli impianti.

Gli SMR di NuScale saranno del 25% più potenti

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NuScale ha recentemente reso noto che i suoi reattori modulari, che dovrebbero essere in commercio a partire dal 2030, avranno una potenza di 77 MWe, ovvero il 25% in più rispetto al design iniziale. Tale risultato è stato ottenuto grazie a strumenti di modellistica avanzata che riflettono la minor necessità di manovrabilità termica degli impianti in caso di utilizzo per la produzione di carico di base. In sostanza, se i moduli sono utilizzati con continuità, al pari delle centrali convenzionali, la loro efficienza e dunque la potenza erogata da ogni singolo modulo è maggiore. Le conseguenze sono molteplici: dal punto di vista della taglia, una centrale NuScale a 12 moduli avrà una potenza complessiva di 924 MWe, potendo dunque competere con i “grandi” reattori convenzionali sullo stesso mercato. Inoltre, il costo capitale di un impianto cala da 3600 a 2850 $/kw, rendendo la soluzione NuScale più competitiva nei confronti di altre fonti energetiche. Infine, la maggior potenza del singolo modulo apre l’orizzonte a taglie intermedie (4 e 6 moduli da 308 e 462 MWe rispettivamente), quindi allargando le prospettive di inserimento nel mercato. Due anni fa la compagnia aveva già corretto al rialzo la stima della potenza dei propri moduli, da 50 a 60 MWe. L’annuncio della migliorata efficienza dei moduli, e quindi dei costi inferiori, potrebbe dare ossigeno al progetto commerciale pilota della compagnia, ovvero la centrale che dovrebbe sorgere nell’Idaho, il cui avvio stimato è stato rinviato dal 2027 al 2030 e che ha visto crescente contrarietà e defezioni tra le utilities parte del consorzio, allarmate dall’incertezza sui costi.

I costi del nucleare? Una scelta politica

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Riceviamo e volentieri pubblichiamo questa lettera aperta del dott. Pierluigi Totaro, Presidente del Comitato Nucleare e Ragione e socio di AIN -Young Generation in Nuclear. Caro Presidente, ho letto con estremo interesse la tua lettera nella quale auspicavi un sostegno del Governo Italiano ai progetti di reattori modulari (SMR) e condivido con te l’entusiasmo per questa innovativa tecnologia nucleare che dovrebbe affacciarsi sul mercato nel corso di questo decennio. Credo infatti che il centro della questione, non più eludibile in un serio dibattito sulla sostenibilità del nucleare, è che i costi di questa tecnologia sono, in definitiva, una scelta politica. Un rapporto recentemente pubblicato da The Breakthrough Institute – influente think-tank americano che si occupa non di rado di questioni energetiche – analizza alcuni scenari di sviluppo degli SMR NuScale e mostra a quali condizioni economiche essi sarebbero competitivi con le centrali a gas a ciclo combinato, attualmente tra le più convenienti fonti di produzione di energia. La simulazione presentata si basa principalmente su tre fattori: il costo di costruzione (overnight) previsto per i moduli NuScale, il tasso di sconto applicato all’investimento ed il prezzo del gas naturale. Tra questi, come sappiamo, il tasso di sconto è l’elemento più sensibile nei progetti nucleari, i quali vedono un ingente investimento iniziale ed un profitto nel lontano futuro, ed è risultato spesso talmente alto (10-12%) da rendere insostenibili progetti di nucleare convenzionale. Senza addentrarmi nel merito della discussione sul quale sia l’appropriato tasso di sconto da applicare a progetti nucleari, affrontata nel rapporto, mi limito a sottolineare la principale conclusione: la massima differenza di costo (Levelized Cost of Energy, LCOE) tra SMR NuScale e centrali a gas a ciclo combinato, negli scenari considerati, sarebbe pari a 54$ per MWh, ma nella maggior parte dei casi questa sarebbe contenuta sotto i 28$ per MWh. Tanto per capirci, il sussidio necessario a rendere competitivi gli SMR non sarebbe molto dissimile dagli attuali livelli di incentivo di cui godono le rinnovabili negli USA (fino a 25$ per MWh) o il nucleare convenzionale, in alcuni stati come New York (17$ per MWh). Ora proviamo a contestualizzare questa cifra nel contesto italiano. L’Autorità di Regolazione per Energia Reti e Ambiente (ARERA) ha recentemente lasciato inalterato per il quarto trimestre del 2020 il livello degli Oneri di Sistema che grava sulla bolletta elettrica degli utenti domestici italiani per 4.18 centesimi di euro per kWh. Gran parte di questi oneri (il 78.08% nel caso degli utenti domestici) sono incentivi alle fonti rinnovabili e assimilate, cui le famiglie italiane corrispondono 32.64€ (circa 37$) per MWh di energia consumata. Le famiglie consumano però solo una frazione dell’elettricità in Italia (circa il 22%), quindi l’incentivo alle rinnovabili è maggiore di quanto sopra stimato. Stando agli ultimi dati disponibili, nel 2019 il totale di questi incentivi che pesano sulla bolletta elettrica ha di poco superato gli 11 miliardi di euro[1] ed è stato distribuito su una produzione rinnovabile di 63 TWh. A conti fatti dunque, le rinnovabili e le fonti ad esse assimilate (come i rifiuti urbani) godono in Italia di un incentivo pari a circa 178€ (circa 210$) per MWh. Se però andiamo a guardare il dettaglio della ripartizione degli incentivi, vediamo che il fotovoltaico si mangia il 51.77% della torta (quasi 6 miliardi di euro annui), a fronte di una produzione incentivata di 20.6 TWh (sempre nel 2019), portando l’incentivo alla produzione di energia solare alla cifra esorbitante di 282€ per MWh, ovvero circa 330$ per MWh. Basterebbe dunque un sussidio pari al 10% di quello attualmente goduto dal fotovoltaico per rendere gli SMR competitivi con il gas naturale. In conclusione, in Italia più che altrove, la presunta insostenibilità economica del nucleare è l’effetto dell’immane distorsione del mercato a favore delle rinnovabili, conseguenza di precise scelte politiche, e potrebbe essere facilmente colmata senza ulteriori oneri per i contribuenti. Di questi fatti gli italiani dovrebbero essere edotti, affinché anche le giovani generazioni, che di queste decisioni politiche porteranno il peso, possano dire la loro. [1] Per confronto gli oneri per il finanziamento di attività nucleari residue ammontano a 476 milioni

NuScale al traguardo della certificazione del design, ma la strada è ancora in salita

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NuScale Power è la prima azienda, e per ora l’unica, ad ottenere da parte della Nuclear Regulatory Commission (NRC) statunitense la certificazione del proprio design di Small Modular Reactor. Tale certificazione, ottenuta al termine di un esame di tutte le specifiche di sicurezza del concetto di reattore proposto, ha durata di 15 anni (rinnovabile) e sostanzialmente apre le porte alla commercializzazione dei reattori modulari NuScale. Il parere positivo ottenuto dall’Advisory Committee on Reactor Safeguards (ACRS) non è tuttavia senza ombre. In particolare è stato rilevato un possibile difetto nell’impianto di raffreddamento del nocciolo, nel quale acqua addizionata di boro circola più volte attraverso cicli di evaporazione e condensazione. Tuttavia, la fase di evaporazione priverebbe l’acqua del boro, riducendone la capacità di assorbire neutroni, dunque di interrompere la reazione a catena. NuScale avrebbe già risolto questo potenziale problema, malgrado ciò l’ACRS ha chiesto un’ulteriore valutazione di questo meccanismo di sicurezza e del rischio connesso all’immissione accidentale nel circuito di acqua priva o povera di boro, richiesta fatta propria dalla NRC. Tali approfondimenti saranno dunque oggetto d’esame al momento della richiesta di licenza operativa per uno o più reattori NuScale. L’importante traguardo della certificazione del design è ulteriormente offuscato dai tentennamenti del primo cliente annunciato di NuScale, la Utah Associated Municipal Power System (UAMPS): l’utility elettrica ha infatti in progetto la realizzazione di una centrale NuScale da 12 moduli di potenza complessiva pari a 720 MW la cui costruzione dovrebbe cominciare nel 2023, per essere operativa nel 2026. Tuttavia, citando l’aumento dei costi attesi e l’intervenuta contrarietà al progetto di alcune municipalità che aderiscono all’utility, UAMPS avrebbe espresso a NuScale l’intenzione di rimandare il progetto di 3 anni. La posizione più cauta di UAMPS potrebbe essere dovuta anche ad una campagna stampa fortemente ostativa al progetto, montata da alcuni media locali anche ad opera di organizzazioni ambientaliste, come The Union of Concerned Scientists e Uranium Watch, da sempre su posizioni critiche o del tutto contrarie al nucleare. Gli sforzi di NuScale per far percepire i reattori modulari intrinsecamente sicuri, tanto da postulare la riduzione quasi a zero dell’attuale area di emergenza (di 32 km di diametro) prevista per la loro installazione, non sembrano per ora aver fatto presa, almeno nel pubblico. Secondo i detrattori, il design che ha ottenuto la certificazione prevede moduli di potenza pari a 50 MW ciascuno, mentre la centrale dello Utah vedrebbe moduli di 60 MW di potenza, che dunque richiederebbero una nuova valutazione. Dal canto suo NuScale replica che l’aumento di potenza del 20% ricade negli ampi margini di sicurezza del design e non ha implicazioni di sicurezza rilevanti. Inoltre la licenza dello specifico impianto avverrebbe in seguito ad un altro esame approfondito da parte della NRC, come da prassi. Sul fronte dei costi, a chi obietta che il progetto sia troppo costoso per una utility privata, UAMPS risponde che i costi previsti sono pari a 55 $ al MWh, competitivi quindi con altre fonti di produzione elettrica, quali il gas naturale e le rinnovabili. Come abbiamo già avuto modo di sottolineare in un precedente articolo sui reattori modulari, molta della fortuna di questi progetti dipenderà però non soltanto dalla loro capacità di mantenere le promesse, ma anche dall’apertura mentale degli organismi regolatori e dalla loro capacità di evolvere al pari della tecnologia e, per quanto riguarda la riduzione dei tempi e dei costi di costruzione, dalla capacità di armonizzare a livello internazionale i requisiti normativi.

Dagli Small Modular Reactors l’impulso al futuro del nucleare

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Cresce l’interesse per i reattori modulari di piccola taglia (SMR) e con esso le probabilità che la produzione di energia da fonte nucleare possa ritrovare impulso nel medio-lungo periodo. Sono decine i progetti, portati avanti da altrettante compagini industriali in tutto il mondo. Diverse sono anche le taglie, perché c’è piccolo e piccolo. Si va dai microreattori, ad esempio Westinghouse Evinci (0.6 MWt) e Oklo Aurora (1.5 MWt), alle taglie intermedie come Nuscale (160 MWt) e KLT-40S di Afrikantov OKBM (150 MWt), fino alle taglie “forti” quali l’IMSR di Terrestrial Energy (400 MWt). Molteplici anche le destinazioni d’uso: produzione di calore, elettricità o entrambe, connessi alla rete o no, in quest’ultimo caso per servire comunità isolate o basi militari. “I punti di forza comuni sono  la riduzione dei costi, la maggior flessibilità e caratteristiche di sicurezza intrinseche senza precedenti.” I punti di forza comuni sono, seppur con diverse sfumature e per molti progetti ancora da dimostrare, la riduzione dei costi, la maggior flessibilità (load following) anche in una rete dove abbondino le rinnovabili intermittenti e caratteristiche di sicurezza intrinseche senza precedenti. L’idea di fondo non è nuova, dal momento che reattori di piccola taglia si trovano a bordo delle imbarcazioni a propulsione nucleare. Ciò che alcuni di questi progetti promettono, e l’innovazione principale sta qui, è di rivoluzionare il processo di costruzione, spostandolo dal sito alla fabbrica, dove i reattori modulari verrebbero prodotti in massa e con caratteristiche standard, con conseguente riduzione dei tempi e dei costi. Inoltre, la riduzione della taglia e la presenza di misure di sicurezza intrinseche (ovvero senza la necessità d’intervento umano o di alimentazione esterna), potrebbero potenzialmente rivoluzionare la regolamentazione, ad esempio riducendo o addirittura eliminando le zone di sicurezza intorno alle centrali, consentendone la costruzione ad esempio in aree industriali o comunque urbanizzate (ciò in definitiva dipenderà soprattutto dagli enti regolatori). “Alcuni di questi reattori sono già operativi, altri in costruzione, altri in fase di studio, ma potrebbero essere connessi  alla rete entro i prossimi 5-6 anni.” Alcuni di questi reattori sono già operativi, altri in costruzione, mentre altri ancora sono ancora in fase di studio, ma potrebbero essere connessi per la prima volta alla rete entro i prossimi 5-6 anni. Il KLT-40S di Afrikantov OKBM ad esempio è già operativo. Ha preso il nome di centrale Akademik Lomonosov, connessa alla rete il 19 dicembre 2019 nella remota regione di Chukotka, in Siberia. Si tratta della versione modificata del KLT-40 originariamente pensato per propellere la flotta di rompighiaccio russi. Si tratta quindi di una centrale galleggiante, che può produrre elettricità e calore per una potenza complessiva di 70 MWe per 26000 ore continuative senza rifornimento di combustibile. La Akademik Lomonosov sostituisce il reattore numero 1 della centrale di Bilibino (LWGR) nel servire la locale comunità mineraria. CAREM è un progetto argentino attualmente in costruzione. Si tratta di un reattore ad acqua leggera (LWR) di potenza nominale pari a 100 MWt e pensato per servire regioni con scarsa domanda di elettricità oppure per la desalinizzazione dell’acqua marina. Le sue caratteristiche di sicurezza annoverano sistemi totalmente passivi e raffreddamento del nocciolo a circolazione naturale, oltre ad una significativa semplificazione del design e riduzione degli elementi sensibili. Il primo prototipo potrebbe essere operativo nel 2022, fatti salvi ulteriori ritardi nei lavori dovuti alla situazione economica e politica in Argentina. Un altro progetto ormai vicinissimo alla fase operativa commerciale è il cinese HTR-PM. Si tratta di un reattore ad ala temperatura raffreddato a gas della potenza nominale di 250 MWt. Ogni modulo è composto di due reattori. La versione di test (HTR-10) è operativa dal 2003 ed ha dimostrato molte caratteristiche di sicurezza tipiche dei reattori modulari. La centrale commerciale è in costruzione dal 2013 a Rongcheng, nella provincia di Shandong, dove si prevede l’installazione di 10 moduli. Gran parte dei lavori sono ultimati e la centrale dovrebbe divenire presto operativa. Tra i reattori in fase di sviluppo forse uno dei più promettenti è quello progettato dall’americana Nuscale Power. Reattori modulari capaci di produrre elettricità o calore pari a 50 MWe ciascuno, da assemblare in numero variabile, fino a 12 unità, in base alle esigenze del cliente. Si tratta di reattori ad acqua pressurizzata (PWR) interamente assemblati in fabbrica con raffreddamento a circolazione naturale in tutti gli stati operativi e capacità di raffreddarsi autonomamente senza apporto di energia elettrica dall’esterno e senza necessità d’intervento umano in caso di incidente o di apporto d’acqua. Analisi probabilistiche mostrano che il livello di sicurezza sarebbe di un ordine di grandezza superiore alle centrali esistenti. Anche l’impronta ecologica sarebbe molto limitata, la centrale infatti occuperebbe circa 0.14 km2, un decimo delle già compatte centrali nucleari tradizionali. Ogni modulo è operato indipendentemente dagli altri, aumentando la flessibilità di potenza erogata ed eliminando i tempi morti necessari al rifornimento del combustibile. “NuScale è alla seconda fase di autorizzazione normativa. La prima centrale dovrebbe essere operativa a partire dal 2026 nell’Idaho” L’SMR di NuScale è alla seconda fase di autorizzazione normativa. La prima centrale commerciale dovrebbe essere condotta a partire dal 2026 nell’Idaho dalla Utah Associated Municipal Power Systems. Molti Paesi, tra cui Ucraina, Romania, Giordania, Canada e Repubblica Ceca hanno firmato accordi con NuScale per esplorare lo sviluppo di SMR nei rispettivi territori. Questa incompleta panoramica dello stato di sviluppo dei reattori modulari ha l’intento primario di evidenziare come una rivoluzione dell’industria nucleare per la produzione di energia potrebbe essere alle porte, aprendo scenari completamente nuovi per quanto riguarda l’accettazione pubblica di questa tecnologia spesso incompresa dalle masse e stereotipizzata dai media mainstream. “Molta della fortuna di questi progetti dipenderà anche dall’apertura mentale degli organismi regolatori e dalla loro capacità di evolvere al pari della tecnologia.” Molta della fortuna di questi progetti dipenderà però non soltanto dalla loro capacità di mantenere le promesse, ma anche dall’apertura mentale degli organismi regolatori e dalla loro capacità di evolvere al pari della tecnologia. Per quanto riguarda la riduzione dei tempi e dei costi di costruzione degli SMR, molto dipenderà dalla capacità di armonizzare a livello internazionale…