Centrale nucleare: come funziona

Come funziona una centrale nucleare

Una centrale nucleare trasforma in elettricità l’energia termica rilasciata dalla fissione nel nocciolo di un reattore. Nei modelli ad acqua pressurizzata, il tipo descritto in dettaglio dalla Nuclear Regulatory Commission statunitense, un primo circuito d’acqua tenuto sotto pressione assorbe quel calore e lo cede, dentro il generatore di vapore, a un secondo circuito: pompe elettriche fanno circolare l’acqua di entrambi i circuiti. Il vapore che ne risulta spinge le pale della turbina, collegata a un generatore che converte il movimento in corrente elettrica. Un reattore di questo tipo contiene tipicamente tra 150 e 200 insiemi di combustibile, secondo la stessa fonte.

Le fonti disponibili descrivono in dettaglio solo il modello ad acqua pressurizzata; altre configurazioni di reattore esistono, ma restano fuori da questo confronto.

Esempio pratico: immagina due circuiti d’acqua separati, uno dentro l’altro. Il primo, quello attaccato al nocciolo, gira in un anello chiuso e passa il suo calore al secondo circuito attraverso il generatore di vapore, come un bollitore che scalda l’acqua di una pentola appoggiata sopra senza mescolarsi con essa. È il secondo circuito, quello con il vapore, a far girare la turbina.

Il processo di fissione che scalda il nocciolo è lo stesso principio fisico su cui si basa la bomba atomica, anche se l’obiettivo è opposto: in una centrale la reazione viene rallentata e regolata per produrre calore in modo continuo, mentre in un ordigno viene lasciata sprigionare in un istante.

Le scorie, un problema che dura nel tempo

Il combustibile che ha esaurito la propria carica utile resta radioattivo a lungo. La Nuclear Regulatory Commission spiega che il sito di smaltimento definitivo non esiste ancora, e per questo gli impianti devono custodire da soli, in condizioni sicure, il combustibile esausto. Il decadimento radioattivo, l’unico meccanismo che rende innocue queste scorie, richiede per i materiali ad alta attività un arco di tempo enorme: centinaia di migliaia di anni, come precisa la Nuclear Regulatory Commission.

Questo tempo lunghissimo segna una differenza netta rispetto ad altre fonti di energia, incluso il fotovoltaico, dove il fine vita riguarda soprattutto il riciclo dei pannelli, un materiale che smette rapidamente di porre gli stessi rischi.

Chernobyl e Fukushima, cosa dicono davvero i dati

La percezione pubblica del rischio nucleare si è formata soprattutto attorno a due incidenti, entrambi classificati al livello massimo, il settimo, della scala INES: Chernobyl, in Ucraina, nel 1986, e Fukushima, in Giappone, nel 2011. I dati raccolti dall’Organizzazione Mondiale della Sanità raccontano due storie sanitarie con esiti diretti molto diversi tra loro.

A Chernobyl, l’OMS conta 28 decessi diretti tra il personale d’emergenza, vigili del fuoco e addetti dell’impianto, nei tre mesi successivi all’incidente: un conteggio accertato dalla fonte. Diverso il caso dei 6.000 tumori alla tiroide diagnosticati entro il 2005 tra chi, nel 1986, era bambino o adolescente nelle aree contaminate: l’OMS li ritiene in buona parte attribuibili all’assunzione di iodio radioattivo, ma restano diagnosi cumulate nel tempo, una misura di quante persone si sono ammalate, diversa dal computo dei decessi diretti. Per la popolazione generale esposta, escludendo la tiroide, l’OMS non trova un aumento dimostrato di tumori solidi o leucemie. Tra i circa 530.000 lavoratori di bonifica, i cosiddetti liquidatori, la dose media stimata fu di 120 mSv; solo tra chi ricevette dosi superiori a 200 mSv emergono alcune prove di un aumento dell’incidenza di leucemia.

A Fukushima il quadro cambia. Le dosi effettive stimate nell’arco della vita per gli adulti residenti nella prefettura furono in media 10 mSv o meno, circa il doppio per i bambini di un anno; i lavoratori dell’impianto ricevettero in media circa 12 mSv nei primi 19 mesi dopo l’incidente, con il 35% del personale sopra i 10 mSv e lo 0,7% sopra i 100 mSv. L’OMS non registra alcuna lesione acuta né alcun decesso acuto legati alle radiazioni, un dato che riguarda sia il personale dell’impianto sia la popolazione residente. Per un gruppo di circa 160 lavoratori con dosi superiori a 100 mSv l’OMS stima comunque, nel tempo, un rischio di cancro più alto; per la popolazione generale, a parte la tiroide, i rischi di cancro stimati restano piccoli rispetto al rischio di base. Sulla tiroide dei bambini l’OMS segnala un’incertezza specifica, perché è difficile verificare le dosi con misure dirette; nota anche che uno screening molto sensibile porta di per sé a individuare più cisti, noduli e tumori di quanti ne sarebbero emersi senza quel controllo intensivo.

Il nucleare a confronto con le altre fonti di energia

Per capire quanto pesino questi numeri, serve un termine di paragone. Our World in Data, nell’analisi della ricercatrice Hannah Ritchie, confronta le fonti di energia per morti causate ogni TWh di elettricità prodotta: un calcolo che somma gli incidenti diretti e le vittime dello smog respirato lungo tutta la catena produttiva. In questo confronto il carbone risulta, testualmente, “di gran lunga” la fonte più pericolosa; eolico e solare risultano sicuri quanto il nucleare.

Il dato dell’idroelettrico aiuta a mettere in prospettiva la paura del nucleare: il crollo della diga di Banqiao, nel 1975, uccise da solo più persone di qualunque incidente nucleare civile mai registrato, eppure il tasso di mortalità storico dell’idroelettrico resta considerato basso. Per il nucleare, alcuni confronti comparativi citano cifre di mortalità più alte: Our World in Data, per calcolare il proprio tasso, usa un totale di 433 morti per Chernobyl — un’assunzione dell’autrice dentro il range stimato per l’incidente — e 2.314 per Fukushima. Quest’ultimo numero somma due conteggi ufficiali del governo giapponese: 2.313 decessi certificati come collegati al disastro, per lo stress e i disagi dell’evacuazione forzata (cifra rivista nel settembre 2020), e un decesso per cancro al polmone riconosciuto nel 2018 come dovuto all’esposizione alle radiazioni — contro gli zero decessi acuti da radiazioni contati dall’OMS.

Il confronto tra fonti energetiche si intreccia anche con altri temi legati alla transizione, come la disponibilità delle materie prime critiche utili sia al nucleare sia alle rinnovabili, e con gli effetti sul clima descritti a proposito dell’effetto serra: questioni che restano fuori dal perimetro dei dati sanitari discussi qui, dedicati soltanto alla mortalità diretta e stimata per fonte di energia.