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Nucleare: Situazione globale e prospettive all’ 1 Gennaio 2018

    Alessandro Clerici (Presidente Onorario WEC e FAST) delinea la situazione attuale del settore nuclearenucleare
    Forma di energia derivante dai processi che coinvolgono i nuclei atomici (fissione e fusione).
    a livello mondiale soffermandosi sui cambiamenti rispetto alla situazione precedente al disastro di Fukushima del Marzo 2011, e fornendo inoltre dati ed aggiornamenti sui reattori  in funzione ed in costruzione nei vari paesi. La quota dell’energia nucleareenergia nucleare
    Energia derivante dalle trasformazioni che coinvolgono i nuclei atomici (fissione o fusione). Attualmente la produzione di energia elettrica con il nucleare si basa sulla fissione, dal momento che i processi di fusione nucleare sono ancora in fase di studio e ricerca. Il combustibile impiegato è l’uraniouranio
    Elemento metallico radioattivo che si trova sottoforma di ossidi o sali nelle rocce, nel suolo, nell’aria e nell’acqua. L’uranio, così come si trova in natura, è costituito da tre isotopi: l’uranio 238 (per il 99.9 %), l’uranio 235 (l’uranio fissile impiegato come combustibile nelle centrali nucleari) e l’uranio 234, in piccolissime tracce.
     235, contenuto in piccola concentrazione nell’uranio naturale. Nelle centrali di questo tipo l’enorme quantitativo di energia che si libera dalle reazioni nucleari viene ceduto a un fluido che a sua volta la cede all’acqua che poi percorre un ciclo di potenza uguale a quello delle centrali a vapore convenzionali.
    rispetto al totale dell’energia elettricaenergia elettrica
    Forma di energia ottenibile dalla trasformazione di altre forme di energia primaria (combustibili fossili o rinnovabili) attraverso tecnologie e processi di carattere termodinamico (ovvero che coinvolgono scambi di calore) che avvengono nelle centrali elettriche. La sua qualità principale sta nel fatto che è facilmente trasportabile e direttamente utilizzabile dai consumatori finali. Si misura in Wh (wattora), e corrisponde all’energia prodotta in 1 ora da una macchina che ha una potenza di 1 W.
    prodotta a livello mondiale, nel 2016 è stata pari al 10,3% con una potenzapotenza
    Grandezza data dal rapporto tra il lavoro (sviluppato o assorbito) e il tempo impiegato a compierlo. Indica la rapidità con cui una forza compie lavoro. Nel Sistema Internazionale si misura in watt (W).
    installata pari al 7% di tutte le fonti di generazione elettrica; è interessante notare come siano tutti europei i primi dieci paesi a livello mondiale con la maggior percentuale di energiaenergia
    Fisicamente parlando, l’energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L’unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J)
    elettrica prodotta dal nucleare.

     

     

    Indice

     

    In Italia la situazione del settore nucleare è sostanzialmente legata al solo processo di decommissioningdecommissioning
    Attività multidisciplinare che si applica agli impianti in fase di demolizione, rinnovamento o costruzione. L’obiettivo principale è la bonifica della zona di edificazione della centrale nucleare attraverso lo smaltimento del combustibile irraggiato e delle scorie di lavorazione e successivo stoccaggio.
    delle 4 centrali nucleari e dei  siti industriali/tecnologici presenti sul territorio nazionale con una lenta e ritardata  realizzazione rispetto ai programmi; non si pone chiaramente il problema di esercizio di centrali in servizio (sono tutte state fermate) o di realizzazione di nuove centrali dato il risultato del referendum a seguito del disastro del 2011 a Fukushima ed anche per chiare situazioni ambientali e socio politiche e per  le nuove situazioni tecnologiche e  di mercato elettricomercato elettrico
    Mercato dove si effettua l’acquisto e la vendita di energia elettrica attarverso un sistema di contratti bilaterali o attraverso la borsa elettrica. Il prezzo viene determinato dall’incontro tra la domanda e l’offerta di energia elettrica da parte dei vari operatori che vi partecipano.
    . Se quindi il discorso per il nostro paese è ancorato a pratiche burocratiche ed amministrative relative alla soluzione del passato nucleare, al di fuori dei nostri confini  può essere interessante a livello mondo verificare lo stato attuale e lo sviluppo relativo alla potenza nucleare installata al 1° Gennaio 2018 con relativi  reattori in funzione  ed anche a  quanto in costruzione.

     

    La situazione mondiale del nucleare all’ 1/1/2018

    L’Europa si conferma come il primo  continente sia per il numero di reattori nucleari in funzione (182) sia per la potenza nucleare installata (162 GW); l’Asia segue l’Europa per quanto riguarda il numero di reattori (139) ma non per quanto riguarda invece la potenza installata, infatti il Nord America registra 115GW contro i 109,65GW del continente asiatico. Gli altri continenti come Sud America ed Africa hanno un ruolo del tutto marginale potendo contare rispettivamente su 5 e 2 reattori in funzione a fronte di una capacità installata di 3,5GW e 1,8GW.

    Nella tabella sottostante è interessante inoltre notare il confronto tra la situazione globale (aggiornata al 1° Gennaio 2018) con quella precedente al disastro nucleare di Fukushima, avvenuto l’11 Marzo 2011.

     

    Tabella 1 – La situazione mondiale del nucleare all’ 1/1/2018 – Tra parentesi i valori al 10/03/2011 pre Fukushima 

    Reattori in funzione e in costruzione all’ 1/1/2018

     

        In funzione 

    In costruzione

     

    N.

            GW

    N.

    GW

    Europa

    182(195)

    161,8

    15(19)

    13,92

    Nord America

    120(124)

    115,0

    28(1)

    2,23

    Asia

    139(117)

    109,6

    40(43)

    41,86

    Sud America

    5(4)

    3,5

    2(2)

    1,27

    Africa

    2(2)

    1,8

    0

    0

    Totale

    448(442)

    391,7(375)

    59(65)

    60,4(62,8)

    Fonte: Elaborazione dati IAEA 

    NB 1-Reattori in servizio in 31 paesi; l’Iran  prende il posto del 2011 della Lituania che non ha più reattori in servizio-

    NB 2-Sono in funzione 240 reattori di ricerca e 180 per propulsione navale

    NB 3-Il numero di reattori dichiarati definitivamente chiusi è 164 per 65 GW-Le principali nazioni con reattori definitivamente chiusi sono: Stati Uniti (34 reattori chiusi),Inghilterra (30),Germania(28),Giappone (17) e Francia (12)

    NB 4- I reattori in costruzione al 10/03/2011,il giorno prima di Fukushima, erano: Cina (27), Russia (11), India (5), Sud Corea (5), Giappone (2), Slovacchia (2), Bulgaria (2), Taiwan (2), Ucraina (2), Argentina (1), Brasile (1), Finlandia (1), Francia (1), Iran (1), Pakistan (1) USA (1)Sono da confrontare con quelli in funzione al 1/1/2018 riportati in tabella 3

      

    Il numero di reattori in funzione o “funzionabili”, è aumentato di 6 unità rispetto al pre-Fukushima; l’aumento è dovuto quasi totalmente all’Asia che ha visto aumentare di ben 22 unità il totale dei reattori in funzione; l’altro segno positivo è dato dal Sud America (+1), mentre Europa e Nord America hanno visto diminuire i propri reattori rispettivamente di 13(fondamentalmente la Germania) e 4 unità.

    Anche la potenza nucleare globale dichiarata in funzione ha registrato un aumento, si è passati infatti dai 375GW del pre-Fukushima agli attuali 391,7GW.

    Occorre sottolineare che il numero di reattori in funzione (o meglio “funzionabili” e non in decommissioning) con relativa potenza sono quelli dichiarati alla IAEA (International Atomic Energy Agency) dalle singole nazioni. Il Giappone considera ancora ”funzionabili” ben 42 reattori sebbene appena dopo Fukushima la totalità dei reattori sia stata  fermata per lavori di miglioramento della sicurezza secondo le nuove norme; solo poche unità sono in realtà in servizio ad oggi ,non dando l’autorizzazione al rientro in servizio le autorità locali che hanno l’ultima parola in merito, e 18 reattori  al 1/1/2018 erano in attesa di tale autorizzazione che comporterebbe  un aumento di circa 150 TWh prodotti annualmente dal nucleare.

    E’ diminuito invece di 6 unità il numero dei reattori in costruzione, che ora risultano essere 59 per una potenza pari a 60,4GW.

     

    Reattori dichiarati in funzione al 01/01/2018

    Sulla base dei dati IAEA (come si evince dalla tabella di cui sotto) viene invece riportato un confronto dei reattori ad oggi in funzione o funzionabili, rispetto alla situazione precedente all’11 Marzo 2016 (5 anni dopo il disastro di Fukushima), per le 31 nazioni che hanno reattori dichiarati in funzione; è indicata anche la totale energia nucleare prodotta nel 2016 per ogni nazione (ultimi dati disponibili ad oggi).

    In circa 21 mesi sono aumentati, a livello globale, di 6 unità i reattori in fuzione facendo un saldo tra i nuovi reattori connessi alla rete e quelli chiusi e dichiarati in decommissioning. La Cina è il paese ad aver aumentato più di tutti il numero dei propri reattori (+7 unità), seguita dal Pakistan (+2 unità); la Svezia è invece il paese che ha chiuso più reattori di tutti (-2 unità). La situazione è rimasta pressoché invariata per gli altri paesi (ad eccezione delle differenze riportate nella tabella).

    Stati Uniti, Francia, Cina, Russia e Corea del Sud nel 2016 hanno prodotto il 70% dell’energia nucleare globale con circa il 70% della potenza globale installata.

    Stati Uniti e Francia, inoltre, da soli hanno prodotto quasi il 50% dei totali 2476 TWh.

    Three Mile Island - USAChooz - Francia.jpg

                Fig. 1: Three Mile Island – USA                                  Fig. 2: Chooz – Francia

    Occorre notare la produzione da nucleare del Giappone sotto i 18 TWh con ben 42 reattori dichiarati “funzionabili”; in realtà sono risultati nel 2016 mediamente in funzione  3 reattori.

    La quota dell’energia nucleare rispetto al totale dell’energia elettrica prodotta a livello mondiale, nel 2016 è stata pari al 10,3% con una potenza installata pari al 7% di tutte le fonti di generazione elettrica.

     

    Tabella 2 – Reattori dichiarati in funzione al 01/01/2018 confrontati a quelli all’11/03/2016 e cioè 5 anni dopo Fukushima (valori tra parentesi) e produzione di energia nucleare nel 2016 

     

            Paese

     

    Numero di reattori

    Capacità elettrica

    totale netta

    Produzione

    2016

    [MW]

    (TWh)

    Stati Uniti

    99(99)

    99.869 (99.185)

    804,87

    Francia

    58(58)

    63.130 (63.130)

    486,45

    Giappone

    42(43)

    39.752 (40.290)

    17,54

    Cina

    38(31)

    33.384 (26.635)

    197,83

    Russia

    35(35)

    26.111(25.443)

    184,05

    Corea

    24(25)

    22.501 (23.133)

    154,30

    Canada

    19(19)

    13.554 (13.500)

    95,65

    Ucraina

    15(15)

                 13.107(13.107)

    76,08

    Germania

    8(8)

    10.799 (10.799)

    80,07

    Inghilterra

    15(15)

    8.918 (8.918)

    65,15

    Svezia

    8(10)

    8.629(9648)

    60,65

    Spagna

    7(7)

    7.121 (7.121)

    56,10

    India

    22(21)

    6.240 (5.308)

    35,00

    Belgio

    7(7)

    5.913 (5.913)

    41,43

    Taiwan

    6(6)

    5.052 (5.052)

    30,46

    Repubblica Ceca

    6(6)

    3.930 (3.930)

    22,73

    Svizzera

    5(5)

    3.333 (3.333)

    20,30

    Finlandia

    4(4)

    2.764 (2.752)

    22,28

    Bulgaria

    2(2)

    1.926 (1.926)

    15,08

    Ungheria

    4(4)

    1.889 (1.889)

    15,18

    Brasile

    2(2)

    1.884 (1.884)

    14,97

    Sud Africa

    2(2)

    1.860 (1.860)

    15,209

    Slovacchia

    4(4)

    1.814 (1.814)

    13,73

    Argentina

    3(3)

    1.632 (1.632)

    7,68

    Messico

    2(2)

    1.552 (1.552)

    10,27

    Romania

    2(2)

    1.300 (1.300)

    10,39

    Pakistan

    5(3)

    1.320 (690)

    5,44

    Iran

    1(1)

    915 (915)

    5,92

    Slovenia

    1(1)

    688(688)

    5,43

    Paesi Bassi

    1(1)

    482 (482)

    3,74

    Armenia

    1(1)

    375 (375)

    2,19

    Totale

    448(442)

    391.744 (384.057)

    2476

    Fonte: Elaborazione dati IAEA

     

    Reattori dichiarati in costruzione al 01/01/2018

    Vengono invece sotto riportati i reattori che al 1/1/2018 sono stati dichiarati in costruzione; come si evince dai dati è l’Asia il continente che sta maggiormente investendo nella costruzione di nuovi reattori con una quota del 67%; in Europa (quota del 25%) sono invece i paesi dell’est (Russia, Ucraina e Bielorussia) a trainare principalmente la crescita.

     

    Tabella 3 – Reattori dichiarati in costruzione all’ 1/1/2018

     

    Paese

     

    Numero di reattori

    Capacità elettrica

    totale netta

    [MW]

    Cina

    19

    19.936

    Russia

    7

    5.520

    Stati Uniti

    2

    2.234

    Emirati Arabi Uniti

    4

    5.380

    Corea

    4

    5.360

    India

    6

    3.907

    Taiwan

    2

    2.600

    Bielorussia

    2

    2.218

    Ucraina

    2

    2.070

    Francia

    1

    1.630

    Finlandia

    1

    1.600

    Giappone

    2

    2.653

    Pakistan                     

    2

    2.028

    Brasile

    1

    1.245

    Bangladesh

    1

    1.080

    Slovacchia

    2

    880

    Argentina

    1

    25

    Totale

    59

    60.366

                                  Fonte: Elaborazione dati IAEA

     

    Percentuale di energia elettrica prodotta dal nucleare nei vari paesi

    Nella tabella sottostante viene riportata, per le 31 nazioni con reattori in funzione, il contributo dell’energia nucleare rispetto al totale dell’energia elettrica prodotta per ogni nazione.

    I primi 10 paesi con la percentuale più alta di energia nucleare sono tutti europei. Il Belgio è la nazione del nostro continente ad aver aumentato più di tutti la quota del nucleare, passando dal 37,5% del 2015 al 51,72% del 2016. La Francia nonostante i problemi nel 2016 ai propri reattori, trascinati anche nel 2017, è ancora saldamente in testa in questa classifica cono il 72,28%, seguita dalla Slovacchia (54,14%) ed Ucraina (52,29%).

    Il primo paese non europeo a figurare nella classifica dopo la piccola Armenia (31,4% di nucleare) è la Corea del Sud che ha visto diminuire anche se di poco la quota del nucleare nel 2016 rispetto al 2015 (da 31,7% a 30,30%). Gli Stati Uniti mantengono stabile la propria quota di nucleare che si aggira nell’ordine del 20%; la Cina invece nonostante i già descritti grandi sviluppi nel settore, vede la propria quota di nucleare pari al 3,5% dei suoi 5910TWh prodotti principalmente dal carbonecarbone
    Il carbone è una roccia sedimentaria composta prevalentemente da carbonio, idrogeno e ossigeno. La sua origine, risalente a circa 300 milioni di anni fa, deriva dal deposito e dalla stratificazione di vegetali preistorici originariamente accumulatisi nelle paludi. Questo materiale organico nel corso delle ere geologiche ha subito delle trasformazioni chimico-fisiche sotto alte temperature e pressioni. Attraverso il lungo processo di carbonizzazione questo fossile può evolvere dallo stato di torba a quello di antracite, assumendo differenti caratteristiche che ne determinano il campo d’impiego.
    I carboni di formazione relativamente più recente (ovvero di basso rango) sono caratterizzati da un’elevata umidità e da un minore contenuto di carbonio, quindi sono ‘energeticamente’ più poveri, mentre quelli di rango più elevato hanno al contrario umidità minore e maggiore contenuto di carbonio.
    .

    I dati aggiornati rispetto a quelli sotto riportati, ci dicono inoltre che nella Comunità Europea la quota di energia elettrica prodotta dal nucleare nel 2017 è stata pari al 26%

     

    Tabella 4 –Percentuale di energia elettrica prodotta dal nucleare per i vari paesi 

    Paese

         Share nucleare%
    2016                2015 

    Francia

    72,28               76,3

    Slovacchia

    54,14               55,9

    Ucraina

    52,29               56,5

    Belgio

    51,72               37,5

    Ungheria

    51,27               52,7

    Svezia

    40,03                 ND

    Bulgaria

    35,3                 31,3

    Slovenia

    35,19               38,0

    Svizzera

    34,44               33,5

    Finlandia

    33,71               33,7

    Armenia

    31,41               34,5

    Corea

    30,30               31,7

    Repubblica Ceca

    29,36                 ND

    Spagna

    21,38               20,3

    Inghilterra

    20,24                 ND           

    Stati Uniti d’America

    19,74               19,5

    Russia

    17,14               18,6

    Romania

    17,09               17,3

    Canada

    15,63                 ND

    Taiwan

    13,72               16,3

    Germania

    13,12               14,1

    Argentina

    6,62                   4,8

    Sud Africa

    6,61                   4,7

    Messico

    6,19                   6,8

    Pakistan

    4,39                   ND

    Cina

    3,56                   ND

    Olanda

    3,39                   ND

    India

    3,38                   3,5

    Brasile

    2,93                   2,8

    Iran

    2,11                   ND

    Giappone

    2,15                   ND

     Fonte: Elaborazione dati IAEA

     

    Conclusioni

    Questo articolo si è limitato a portare numeri e tabelle relative ai reattori dichiarati in funzione ed in costruzione  a livello globale mondo, confrontandoli con la situazione antecedente l’evento di Fukushima  (11/3/201) e  con quella di 5 anni dopo.

    Si rimanda ad un prossimo articolo per quanto riguarda considerazioni sia generali sul nucleare  sia alla situazione  e alle strategie nei principali paesi.

    L’incidente di Fukushima ha ridimensionato i mega piani nucleari mondiali del 2005-2010 con un forte impatto sull’opinione pubblica ed ha condizionato stringenti misure di sicurezza e l’allungamento dei tempi per i permessi; ciò ha portato a maggiori costi per le nuove centrali ma anche per quelle in esercizio che necessitavano modifiche ed adeguamenti (vedi Giappone con costi intorno al miliardo di $ per reattore).

    Tuttavia, se si osserva la situazione a livello globale al 1/1/2018, i reattori dichiarati in servizio sono superiori (448 contro 442) a quasi 7 anni dal disastro; ciò fatto salvo che bisognerà verificare effettivamente quanti dei 42 reattori giapponesi contati come funzionabili ritorneranno in esercizio. Anche con praticamente tutti i reattori giapponesi fermi nel 2016, la produzione totale dal nucleare di circa 2.480 TWh è risultata di solo il 5% inferiore ai 2.620 TWh del 2010.

    Considerando:

    • i reattori  in costruzione ora  (per 60 GW contro i 62.8  pre Fukushima)  e quelli previsti da alcune nazioni tipo Cina, Russia, India, Arabia Saudita ma anche Inghilterra;
    • l’estensione della vita dei reattori esistenti  in molte nazioni (Stati Uniti in testa con allungamento della vita di 20 anni per la quasi totalità dei 99 reattori in servizio), sebbene il nucleare continuerà a perdere quota nella produzione globale dell’energia elettrica  (ora al 10% rispetto al 17% pre Fukushima) se ne parlerà ancora per alcuni decenni, e  con riferimento  ai soli reattori di terza generazione ,lasciando ai posteri l’ardua sentenza su effettivi  sviluppi commerciali dei reattori di 4° generazione e della fusione.

    Chiaramente un capitolo a parte meriterebbe il grande mercato che si apre per il decommissioning delle centrali esistenti  e dei siti per le scorie, con tutte le problematiche tecniche ,economiche ,di permessi e di accettazione da parte delle popolazioni coinvolte.

    Vale la pena di menzionare a fronte della stasi del nucleare la forte riduzione dei costi e la grande espansione di eolico e fotovoltaico che hanno raggiunto a fine 2017 secondo le ultime informazioni rispettivamente circa i 540 GW ed i 405 GW di impianti in servizio pari complessivamente  2,4 volte quella dei reattori in funzione; eolico e fotovoltaico   hanno però ore equivalenti di funzionamento all’anno ben inferiori al nucleare e nel 2016 hanno prodotto 1295 TWh rispetto ai  2475 TWh dall’atomoatomo
    È il costituente fondamentale della materia, che ne conserva le caratteristiche chimiche e fisiche. Più atomi si legano tra loro per formare aggregati più complessi, ovvero le molecole. L’atomo è costituito da un nucleo, contenente cariche positive e cariche neutre, dove si concentra quasi tutta la sua massa. Tale nucleo, che costituisce il “cuore” dell’atomo è circondato da una nube di elettroni (cariche negative) distribuiti a strati. Le forze che legano gli atomi sono di natura elettrica.
    .

     

    Alessandro Clerici, Presidente Onorario WEC e FAST per Orizzontenergia

     

     

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