Energia nucleare

energia prodotta da trasformazioni nei nuclei atomici

L'energia nucleare o energia atomica è l'energia liberata dalle reazioni nucleari e dal decadimento radioattivo sotto forma di energia elettromagnetica e cinetica. Questa energia è sfruttata da numerose tecnologie nucleari e ha una particolare rilevanza nel settore energetico, infatti comunemente ci si riferisce all'energia nucleare come a quella liberata in modo controllato nelle centrali nucleari per la produzione di energia elettrica.[2] In una centrale l'energia nucleare viene liberata dalla fissione del combustibile (isotopi di uranio e plutonio) nel reattore e qui convertita in energia termica sfruttabile per la produzione di energia elettrica. È in fase di ricerca la possibilità di sfruttare per scopi energetici anche le reazioni di fusione nucleare.[3][4]

Vista aerea della centrale nucleare a Leibstadt, in Svizzera che emette vapore acqueo dalla torre di raffreddamento. La centrale produce in media 25 milioni di chilowattora al giorno, una quantità sufficiente ad alimentare una città grande quanto Boston.[1]

Al 2020 l'energia nucleare costituisce circa il 10% della produzione di energia elettrica globale, ed è stata la seconda fonte di energia a basse emissioni di carbonio dopo quella idroelettrica. È diffusa in 32 stati che ospitano 442 reattori nucleari a fissione per una capacità installata di 392,6 GW.[5] Ci sono inoltre 53 reattori in costruzione e 98 in programma, con una capacità rispettivamente di 60 GW e 103 GW e principalmente in Asia. Gli Stati Uniti d'America hanno la maggior quantità di reattori nucleari, che generano ogni anno più di 800 TWh di elettricità a basse emissioni con un fattore di capacità medio del 92%.[6] Il fattore di capacità globale medio per l'energia nucleare è dell'89%.[7]

L'energia nucleare è una delle fonti di energia più sicure in termini di morti per unità di energia prodotta. Il carbone, il petrolio, il gas naturale e l'energia idroelettrica hanno tutte causato più morti per unità di energia generata rispetto al nucleare, per via dell'inquinamento atmosferico e degli incidenti. L'incidente più grave avvenuto in un impianto nucleare è quello di Černobyl' in Ucraina (allora Unione Sovietica) nel 1986, seguito dal disastro di Fukushima provocato da un maremoto nel 2011 e dal più contenuto incidente di Three Mile Island avvenuto negli Stati Uniti nel 1979.

C'è da tempo un dibattito sull'energia nucleare. I sostenitori, come la World Nuclear Association, affermano che l'energia nucleare è una fonte sicura e sostenibile che ridurrebbe le emissioni di anidride carbonica. Di contro, gli oppositori, come Greenpeace e NIRS, affermano che l'energia nucleare pone molte minacce alla popolazione e all'ambiente e, come anche sostenuto dall'IPCC nel Sixth Assessment Report, la costruzione di impianti è troppo cara e lenta rispetto alle fonti di energia sostenibili[8].

Il nucleare è regolamentato dall'Agenzia internazionale per l'energia atomica (AIEA o IAEA), che si occupa di promuovere l'utilizzo pacifico di questa forma di energia e di impedirne l'utilizzo per scopi militari, svolgendo funzioni di sorveglianza e controllo sulla sicurezza degli impianti esistenti e quelli in corso di realizzazione o progettazione.

  Lo stesso argomento in dettaglio: Storia dell'energia nucleare.

Origini

modifica

La storia dell'energia nucleare ha inizio con le scoperte sul decadimento radioattivo avvenute nel 1896 da Henri Becquerel e Marie Curie, mentre lavoravano con materiali fosforescenti.[9][10] Questi materiali, che brillano al buio dopo l'esposizione alla luce, sono molto diversi dai materiali fluorescenti, i quali brillano al buio mentre sono esposti a fonti luminose invisibili ai nostri occhi. Becquerel sospettava che il bagliore prodotto dai tubi catodici una volta spenti, potesse essere associato alla fosforescenza indotta dalla presenza dei raggi X. Quindi prese vari sali fosforescenti e li avvolse nella carta, dopodiché avvolse il tutto con una lastra fotografica. Tutti i sali non lasciavano un'impronta nella lastra fotografica, eccezion fatta per i sali di uranio. Questi, che non brillavano al buio, provocavano un annerimento della lastra nonostante fossero avvolti nella carta, come se la lastra fosse stata esposta alla luce. Divenne presto chiaro che l'annerimento della lastra non aveva nulla a che fare con la fosforescenza, poiché l'annerimento era prodotto anche dai sali non fosforescenti dell'uranio.

Ulteriori ricerche di Becquerel, Ernest Rutherford, Paul Villard, Pierre Curie, Marie Curie e altri hanno mostrato che questa forma di radioattività era significativamente più complicata rispetto ai raggi X appena scoperti. Rutherford fu il primo a rendersi conto che tutti questi elementi decadono secondo la stessa formula matematica esponenziale e che molti processi di decadimento portavano alla trasmutazione di un elemento in un altro. Successivamente, la legge di spostamento radioattivo di Fajans e Soddy venne formulata per descrivere i prodotti del decadimento alfa e beta.[11]

La scoperta della fissione nucleare avvenne nel 1938 a seguito degli studi di Ernest Rutherford basati sulla teoria della relatività di Albert Einstein. Infatti, fu quest'ultimo a intuire nel 1905, che l'energia e la massa sono due manifestazioni della materia e li equiparò con la famosa formula  . Subito dopo la scoperta del processo di fissione, ci si rese presto conto che un nucleo atomico in fissione può indurre ulteriori fissioni di ulteriori nuclei, generando così una reazione a catena autosufficiente.[12] Nel 1939 Lise Meitener fornisce la prima esatta definizione di fissione nucleare. Una volta che ciò fu confermato sperimentalmente nel 1939, gli scienziati di molti paesi chiesero ai loro governi di sostenere la ricerca sulla fissione nucleare, proprio all'inizio della seconda guerra mondiale, per lo sviluppo di un'arma nucleare. Questi sforzi di ricerca, complessivamente noti come Progetto Manhattan, hanno portato sia alla realizzazione del primo reattore sperimentale-dimostrativo funzionante da parte di Enrico Fermi, il Chicago Pile-1, sia alle successive vicende belliche della seconda guerra mondiale con lo sgancio delle bombe atomiche su Hiroshima e Nagasaki.[13]

La guerra fredda

modifica
 
La centrale nucleare di Calder Hall aperta nel 1956 è stata la prima centrale nucleare commerciale

Nonostante la natura militare delle prime tecnologie nucleari, gli anni '40 e '50 furono caratterizzati da un forte ottimismo per il potenziale dell'energia nucleare di fornire energia a basso costo e senza fine. Infatti, l'elettricità è stata generata per la prima volta da un reattore nucleare il 20 dicembre 1951, presso la stazione sperimentale EBR-I nell'Idaho, che inizialmente produceva circa 100 kW.[14] Nel 1953, il presidente americano Dwight D. Eisenhower tenne il suo discorso "Atomi per la pace" alle Nazioni Unite, sottolineando la necessità di sviluppare rapidamente usi "pacifici" dell'energia nucleare. Seguì l'Atomic Energy Act del 1954 che consentì una rapida declassificazione della tecnologia dei reattori statunitensi e incoraggiò lo sviluppo da parte del settore privato.

Il 27 giugno 1954, la centrale nucleare di Obninsk in Unione Sovietica è diventata la prima centrale nucleare al mondo a generare elettricità per una rete elettrica, producendo circa 5 MW di energia elettrica.[15] La prima centrale nucleare commerciale al mondo, Calder Hall a Windscale, in Inghilterra, è stata collegata alla rete elettrica nazionale il 27 agosto 1956. In comune con una serie di altri reattori di prima generazione, l'impianto aveva il duplice scopo di produrre elettricità e plutonio-239, quest'ultimo per il nascente programma di armi nucleari in Gran Bretagna.[16] I primi gravi incidenti nucleari furono il disastro di Kyštym alla centrale nucleare Majak in Unione Sovietica e l'incendio di Windscale nel Regno Unito, entrambi nel 1957.

Un altro grave incidente avvenne nel 1968, quando uno dei due reattori raffreddati a metallo liquido a bordo del sottomarino sovietico K-27 subì un guasto all'elemento combustibile, con l'emissione di prodotti di fissione gassosi nell'aria circostante, provocando la morte di 9 membri dell'equipaggio e 83 feriti.[17]

La crisi petrolifera del 1973 ha avuto un effetto significativo su paesi come Francia e Giappone, che avevano fatto più affidamento sul petrolio per la generazione di elettricità. Di conseguenza iniziarono ad investire nell'energia nucleare.[18] Nel 2019 il 71% dell'elettricità francese è stata generata dall'energia nucleare, la percentuale più alta di qualsiasi nazione al mondo.[19]

Verso la metà degli anni '70 l'attivismo anti-nucleare acquisì un fascino e un'influenza più ampi, e l'energia nucleare iniziò a diventare una questione di grande protesta pubblica.[20] L'accresciuta ostilità pubblica nei confronti dell'energia nucleare ha portato a un processo di acquisizione delle licenze più lungo, regolamenti e maggiori requisiti per le attrezzature di sicurezza, che hanno reso le nuove costruzioni molto più costose.[21]

 
Sarcofago costruito sul reattore della centrale nucleare di Černobyl' per evitare che si disperdano ulteriori radiazioni

Il disastro di Černobyl' in URSS del 1986, che coinvolse un reattore RBMK, modificò lo sviluppo dell'energia nucleare e portò a una maggiore attenzione al rispetto degli standard internazionali di sicurezza e di regolamentazione.[22] È considerato il peggior disastro nucleare della storia sia in termini di vittime totali, con 56 morti dirette, sia finanziariamente, con la pulizia e il costo stimato in 18 miliardi di rubli sovietici (68 miliardi di dollari nel 2019, al netto dell'inflazione).[23] L'organizzazione internazionale per promuovere la consapevolezza della sicurezza e lo sviluppo professionale degli operatori negli impianti nucleari, la World Association of Nuclear Operators (WANO), è stata creata come conseguenza diretta dell'incidente di Černobyl'. Il disastro ha svolto un ruolo importante nella riduzione del numero di nuove costruzioni di impianti negli anni successivi.[24] Influenzata da questi eventi, l'Italia ha votato contro il nucleare in un referendum del 1987, diventando il primo paese a eliminare completamente l'energia nucleare nel 1990.

Età contemporanea

modifica

All'inizio degli anni 2000, ci si aspettava una serie di investimenti sia pubblici che privati, a causa delle preoccupazioni sulle emissioni di anidride carbonica.[25] Durante questo periodo, i reattori di nuova generazione, come l'EPR, hanno iniziato la costruzione, anche se hanno riscontrato problemi e ritardi e hanno superato notevolmente il budget.[26]

I piani per un rinascimento nucleare fallirono nel 2011, a seguito del disastro nucleare di Fukushima Dai-ichi. Il disastro è stato causato da un grande tsunami innescato dal terremoto del Tōhoku, uno dei più grandi terremoti mai registrati. La centrale nucleare di Fukushima Dai-ichi ha subito tre crolli del nucleo a causa del guasto del sistema di raffreddamento di emergenza per mancanza di alimentazione elettrica. Ciò ha provocato l'incidente nucleare più grave dal disastro di Chernobyl. L'incidente ha indotto un riesame della sicurezza nucleare e della politica in materia di energia nucleare in molti paesi.[27] La Germania ha approvato i piani per chiudere tutti i suoi reattori entro il 2022 e molti altri paesi hanno rivisto i loro programmi di energia nucleare.[28][29] A seguito del disastro, il Giappone ha spento tutti i suoi reattori nucleari, alcuni dei quali in modo permanente, e nel 2015 ha iniziato un processo graduale per riavviare i restanti 40 reattori.[30]

Entro il 2015, le prospettive dell'IAEA per l'energia nucleare erano diventate più promettenti, riconoscendo l'importanza della generazione di energia a basse emissioni di carbonio per mitigare il cambiamento climatico. A partire dal 2021, era prevista la costruzione di oltre 50 reattori nucleari in tutto il mondo,[31] la Cina però ha costruito un numero significativamente inferiore di reattori rispetto a quanto originariamente previsto.

Progetti futuri

modifica
 
Modello in scala del reattore a fusione Tokamak, usato da ITER

Il 24 ottobre 2007 è stato avviato un progetto internazionale di nome ITER che si prefigge la costruzione di un reattore nucleare a fusione per il 2025 e per il 2035 di sostenere la prima reazione di fusione nucleare controllata.[32] Il progetto successore, DEMO, darà vita alla prima centrale nucleare a fusione del mondo dalla quale sarà possibile ricavare energia elettrica. La centrale nucleare a fusione sarà realisticamente pronta a partire dal 2050 in poi.

L'annichilazione particella-antiparticella è ancora molto lontana dal suo sfruttamento per la produzione di energia elettrica, anche se viene attualmente usata in medicina diagnostica attraverso la tomografia ad emissione di positroni (PET).

Principi fisici

modifica
  Lo stesso argomento in dettaglio: Fisica nucleare, Chimica nucleare e Reazione nucleare.

In fisica e chimica nucleare, per reazioni nucleari s'intendono tutte quelle reazioni che coinvolgono trasformazioni nei nuclei degli atomi. Esse comprendono la fissione nucleare, la fusione nucleare, il decadimento radioattivo e l'annichilazione particella-antiparticella.

Fissione nucleare

modifica
 
Schema di una fissione nucleare. L'atomo di uranio-235 (particella 235U) viene colpito da un neutrone (particella piccola), trasformandosi in uranio-236. Questo è un isotopo instabile e si scinde, con la produzione di: energia (raggi gialli), prodotti di fissione (kripton-92 e bario-141) e 3 neutroni
  Lo stesso argomento in dettaglio: Fissione nucleare.

La fissione nucleare è una reazione di disintegrazione che consiste nel rompere il nucleo di un atomo, composto da una certa quantità di particelle subatomiche, per ottenerne frammenti composti da una minore quantità di particelle.[33] La reazione utilizza un neutrone per colpire il nucleo di un atomo pesante, come ad esempio quello dell'uranio-235, il quale si spacca in due frammenti e lascia liberi altri due o tre neutroni (mediamente 2,5), che hanno un'elevata energia cinetica.[33] Questi neutroni possono colpire altri nuclei di uranio-235 e generare così una reazione a catena.

La somma delle masse dei due frammenti risultanti e dei neutroni emessi è leggermente minore di quella del nucleo originario e del neutrone che lo ha fissionato: la massa mancante si è trasformata in energia. Quando un nucleo di uranio-235 si spacca, circa lo 0,1% della massa del nucleo viene trasformata in energia di fissione, che è circa 200 MeV.[34][35] A parità di energia prodotta, 1 g di uranio consumato corrisponde a circa 2800 kg di carbone, senza la produzione di gas serra tipica della combustione del carbone.[33]

Gli atomi che possono sostenere una reazione di fissione nucleare sono chiamati combustibili nucleari e si definiscono fissili. I combustibili nucleari più usati sono l'uranio-235 e il plutonio-239, che si scompongono in una gamma di elementi chimici con masse atomiche comprese tra 95 e 135 e che vengono definiti prodotti di fissione. La maggior parte dei combustibili nucleari può andare incontro a fissione spontanea solo molto lentamente, decadendo per periodi che vanno da millenni a eoni. In un reattore nucleare o in un'arma nucleare invece, la stragrande maggioranza degli eventi di fissione è indotta dal bombardamento con un neutrone, la quale avviene molto velocemente.

Fusione nucleare

modifica
 
Schema di una fusione nucleare. Il deuterio (2H) e il trizio (3H) vengono fusi per formare elio (4He), 1 neutrone e 17,6 MeV di energia
  Lo stesso argomento in dettaglio: Fusione nucleare.

La fusione nucleare è una reazione in cui due o più nuclei atomici vengono combinati tra loro a formarne uno più pesante. Affinché questa reazione avvenga, è necessario che gli atomi si urtino a velocità molto elevate. Questo significa che la loro energia cinetica, e di conseguenza la loro temperatura, dev'essere molto alta. Nell'universo, queste condizioni si verificano nelle stelle: la fusione nucleare è il processo fisico che le fa brillare e che permette loro di emanare calore.

La temperatura da raggiungere se si vuole fondere artificialmente una miscela di deuterio-trizio in elio è di circa 100 milioni di gradi. A tali temperature gli atomi tendono a dissociarsi formando una miscela di ioni definita plasma.[33] A temperature così alte, il problema principale diventa quello di confinare il plasma e, siccome in natura non esistono recipienti che possano resistere a quelle condizioni, si deve ricorrere al confinamento magnetico. Questo è il concetto che c'è dietro ITER e al suo tokamak.[33]

Nel nucleo del Sole la temperatura media è di 14 milioni di gradi, ma le reazioni di fusione nucleare avvengono ugualmente grazie all'elevata pressione dovuta alla gravità. Anche nel Sole gli atomi coinvolti nella fusione sono principalmente idrogeno, deuterio e trizio, anche se nelle altre stelle è possibile osservare la fusione di atomi più pesanti. Questa caratteristica è sfruttata dagli astronomi per datare l'età delle stelle: una stella giovane fonde idrogeno o elio all'interno del suo nucleo, mentre una stella più vecchia usa carbonio, azoto o ossigeno.[36][37] Questa ipotesi è alla base della spiegazione per la generazione degli atomi come il ferro, che originariamente erano assenti nell'universo.

Un processo di fusione nucleare che produce nuclei più leggeri del ferro-56 o del nichel-62 generalmente rilascia energia, mentre la fusione di nuclei più pesanti rilascia una quantità di energia inferiore a quella investita nella fusione e dunque la reazione risultante è endotermica. Ciò significa che gli elementi più leggeri, come l'idrogeno e l'elio, sono in genere più fusibili; mentre gli elementi più pesanti, come uranio, torio e plutonio, sono più fissili. L'evento astrofisico estremo di una supernova può produrre energia sufficiente per fondere i nuclei in elementi più pesanti del ferro.[38]

La percentuale di massa trasformata in energia, definita energia da fusione, si aggira attorno all'1%.

Decadimento radioattivo

modifica
  Lo stesso argomento in dettaglio: Decadimento radioattivo e Rifiuto radioattivo.

Per decadimento radioattivo si intende un insieme di processi fisici, attraverso cui i nuclei atomici instabili tendono a perdere l'energia in eccesso attraverso l'emissione di radiazioni. Un materiale contenente nuclei instabili è considerato radioattivo. I tipi più comuni di decadimento sono chiamati decadimento α, decadimento β e decadimento γ. Il decadimento radioattivo è un processo stocastico a livello dei singoli atomi e, secondo la teoria dei quanti, è impossibile prevedere quando un particolare atomo decadrà, indipendentemente da quanto tempo esiste l'atomo.[39][40][41] Tuttavia, per un numero significativo di atomi identici, il tasso di decadimento complessivo può essere espresso come una costante di decadimento o come emivita. Le emivite degli atomi radioattivi hanno una vasta gamma di tempistiche; da quasi istantanea a molto più lunga dell'età dell'universo.

  • Nel decadimento α, gli atomi instabili emettono particelle α per ridurre la loro energia interna. Queste particelle sono composte da 2 protoni e 2 neutroni e sono a tutti gli effetti dei nuclei di atomi di elio. Solitamente, ad utilizzare questo metodo di decadimento sono gli atomi pesanti, come ad esempio l'uranio-238 che decade in torio-234. Questo tipo di decadimento avviene perché l'energia di legame dei nucleoni si riduce man mano che aumentano le dimensioni del nucleo. Eccezionalmente, tuttavia, il berillio-8 decade in due particelle alfa. Il decadimento alfa è di gran lunga la forma più comune di decadimento a grappolo, in cui l'atomo genitore espelle nucleoni, lasciando dietro di sé un altro prodotto ben definito. Generalmente per proteggersi da questo tipo di radiazioni basta lo strato di cellule morte che compongono l'epidermide o addirittura un foglio di carta.
  • Nel decadimento β, gli atomi instabili emettono particelle β, trasformandosi in un'isobaro più stabile, un atomo con lo stesso numero di nucleoni, ma più stabile. Praticamente il decadimento β consiste nella trasformazione di un neutrone in un protone (decadimento β-) o viceversa (decadimento β+). Questa trasformazione è accompagnata dall'emissione di particelle β cariche come l'elettrone o il positrone e il neutrino o l'antineutrino. Né la particella β, né la sua associata antiparticella esistono nei nuclei, ma vengono create dal decadimento. Il decadimento β è una conseguenza della forza nucleare debole, che è caratterizzata da tempi di decadimento relativamente lunghi. Un esempio di atomo che si stabilizza attraverso questo tipo di decadimento è il carbonio-14 che trasmuta ad azoto-14, più stabile. La costante di decadimento di questa reazione è di 5730 anni. Per proteggersi da questo tipo di radiazioni serve un sottile strato metallico.
  • Nel decadimento γ, gli atomi instabili possono emettere particelle α o particelle β, generando nuclei atomici ancora instabili che hanno bisogno di un secondo tipo di decadimento per stabilizzarsi. Questo secondo decadimento avviene tramite l'emissione di un fotone ad alta energia che ricade nel campo dei raggi γ. Un esempio di atomo che segue questo decadimento è il cobalto-60, che trasmuta a nichel-60* tramite decadimento β, il quale si trasforma in nichel-60 tramite emissione di raggi γ. La scrittura nichel-60* indica che l'atomo è eccitato elettronicamente. Per proteggersi da questo tipo di radiazioni servono pareti spesse di cemento armato o di piombo: gli atomi pesanti, come ad esempio il piombo, assorbono bene queste frequenze di onde elettromagnetiche. La materia, soprattutto quella organica, è completamente permeabile a questo tipo di radiazioni e dunque rappresentano un enorme pericolo per la salute dei viventi.

Altri tipi di decadimento sono la fissione spontanea, l'emissione di neutroni, l'emissione di protoni, la cattura di elettroni o il decadimento a cluster, che hanno ulteriori meccanismi di decadimento. In generale, nell'universo esistono elementi chimici stabili e instabili, che sono chiamati radionuclidi. I radionuclidi, per stabilizzarsi, decadono seguendo diversi percorsi a seconda della loro massa o del loro volume. Per una lista dei radionuclidi vedere lista di nuclidi o tabella di nuclidi.

Annichilazione particella-antiparticella

modifica
  Lo stesso argomento in dettaglio: Annichilazione e Antimateria.

In fisica, l'annichilazione è il fenomeno che accade quando una particella incontra la sua antiparticella. In questo caso entrambe le masse vengono annullate e trasformate in energia secondo la famosa formula di Albert Einstein, E=mc2. Praticamente, 1 g di materia che viene annichilita da 1 g di antimateria produce 1,8×1014 J di energia, paragonabile a 10 volte l'energia rilasciata dalla bomba atomica Little Boy. A parità di materia utilizzata (1 g), la combustione di petrolio produce 4,2×104 J e la fusione dell'idrogeno a formare elio dà 1,3×1012 J, praticamente l'annichilazione è 40 miliardi di volte più energetica della combustione del petrolio e circa 100 volte più energetica della fusione nucleare.

Sebbene sia un processo che coinvolge anche particelle non nucleari, come ad esempio l'elettrone e il positrone, può coinvolgere anche protoni, neutroni e le loro relative antiparticelle (antiprotone e antineutrone) e rientra dunque tra le reazioni nucleari.

Centrali nucleari

modifica
  Lo stesso argomento in dettaglio: Centrale nucleare.
 
Schema di una centrale con un reattore nucleare ad acqua pressurizzata (PWR)

Le centrali nucleari sono centrali termoelettriche che generano elettricità sfruttando l'energia termica prodotta dalla fissione nucleare. Una centrale nucleare a fissione è generalmente composta da un reattore nucleare (in cui avvengono le reazioni nucleari che generano calore in maniera controllata[42]), un sistema di raffreddamento (che rimuove il calore dall'interno del reattore), una turbina a vapore che trasforma il calore in energia meccanica e un generatore elettrico, che trasforma l'energia meccanica in energia elettrica.[43]

Quando un neutrone colpisce il nucleo di un atomo di uranio-235 o di plutonio, provoca la fissione del nucleo in due nuclei più piccoli. Tale fissione libera energia sotto forma di calore e altri neutroni che a loro volta possono colpire altri nuclei di uranio o plutonio, causando nuove reazioni di fissione, portando così alla cosiddetta reazione a catena. Nella maggior parte dei reattori commerciali, il tasso di reazione è controllato da barre di moderazione che assorbono i neutroni in eccesso. La controllabilità dei reattori nucleari dipende dal fatto che una piccola frazione di neutroni risultanti dalla fissione sono "ritardati". Il ritardo tra la fissione e il rilascio dei neutroni rallenta i cambiamenti nei tassi di reazione e dà il tempo di muovere le barre di controllo per regolare il tasso di reazione.[43][44]

Il combustibile nucleare più diffuso è l'uranio arricchito (cioè con una percentuale di uranio-235 maggiore del uranio naturale), ma è possibile utilizzare anche il plutonio-239 nel combustibile MOX.

Ciclo del combustibile

modifica
  Lo stesso argomento in dettaglio: Ciclo del combustibile nucleare.

Risorse di uranio

modifica
 
Proporzioni degli isotopi uranio-238 (blu) e uranio-235 (rosso) trovate nell'uranio naturale e nell'uranio arricchito (enriched uranium) per diverse applicazioni (uso civile e uso militare). I reattori ad acqua leggera usano 3-5% di uranio arricchito, mentre i reattori CANDU lavorano con l'uranio naturale.

L'uranio è un elemento relativamente comune nella crosta terrestre, circa quanto lo stagno o il germanio e circa 40 volte più comune dell'argento.[45] L'uranio è presente come oligoelemento in molte rocce, nella terra e nell'acqua dell'oceano, ma è generalmente viene estratto in maniera economica solo dove è presente in elevate concentrazioni. L'estrazione di uranio può essere sotterranea, a cielo aperto, o tramite lisciviazione in situ. Un numero crescente di miniere di maggiore rendimento sono operazioni sotterranee da remoto, come la miniera di McArthur River, in Canada, che da sola rappresenta il 13% della produzione globale. Al 2011 le risorse globali note di uranio, estraibili al tetto arbitrario fissato a 130 dollari al kg, erano sufficienti per durare dai 70 ai 100 anni.[46][47][48] Nel 2007, l'OECD, assumendo il consumo di quel periodo, aveva stimato per tutte le risorse convenzionali e per i minerali di fosfato un totale di 670 anni di estrazioni economicamente convenienti.[49]

I reattori ad acqua leggera sfruttano il combustibile in modo relativamente inefficiente, usando solamente l'uranio-235 che è un isotopo molto raro.[50] Il riprocessamento può rendere i rifiuti riutilizzabili e i reattori moderni possono avere un utilizzo delle risorse più efficiente di quelli più vecchi.[50] Con un ciclo del combustibile puro da reattore veloce con il consumo di tutto l'uranio e degli attinoidi (che attualmente costituiscono le sostanze più pericolose degli scarti nucleari), si stima una quantità di uranio nelle risorse convenzionate e nei minerali di fosfato per circa 160 000 anni al prezzo di 60–100 $/kg.[51] Tuttavia, il riprocessamento è costoso, possibilmente pericoloso e potrebbe essere utilizzato per produrre armi nucleari.[52][53][54][55] Un'analisi ha trovato che i prezzi dell'uranio potrebbero aumentare di due ordini di grandezza tra il 2035 e il 2100 e che ci potrebbe essere carenza di uranio alla fine del secolo.[56] Uno studio del 2017 di ricercatori del MIT e di WHOI trovò che "all'attuale tasso di consumo, le riserve globali convenzionali di uranio terrestre (approssimativamente 7,6 milioni di tonnellate) potrebbero essere esaurite nel corso di poco più di un secolo".[57] La fornitura limitata di uranio-235 potrebbe impedire uno sviluppo sostanziale con le attuali tecnologie. Sebbene si stiano esplorando vari modi per ridurre la dipendenza da queste risorse,[58][59][60] nuove tecnologie nucleari sono da considerarsi non disponibili per mitigare il cambiamento climatico o per competere con le rinnovabili, oltre ad essere più costose e a richiedere ricerca e sviluppo. Uno studio trovò che era incerto se le risorse identificate saranno sviluppate in tempo da fornire combustibile ininterrottamente alle strutture nucleari ampliate[61] e varie forme di estrazione potrebbero entrare in conflitto con barriere ecologiche e economiche.[62][63] I ricercatori riportano anche la considerevole dipendenza dall'importazione di energia nucleare.[64]

Tuttavia, esistono anche risorse di uranio non convenzionali. L'uranio è naturalmente presente nell'acqua di mare a una concentrazione di circa 3 microgrammi al litro,[65][66][67] con 4,4 miliardi di tonnellate di uranio considerate presenti nell'acqua di mare ad ogni momento.[68] Nel 2014 fu suggerito che sarebbe stato economicamente competitivo produrre combustibile dall'acqua di mare se il processo fosse implementato su larga scala.[69] Come i combustibili fossili, su tempi geologici, l'urano estratto dall'acqua di mare su larga scala sarebbe riempito nuovamente sia dall'erosione dei fiumi sia dal processo naturale dell'uranio disciolto dalla superficie del fondale oceanico; entrambi i meccanismi mantengono gli equilibri di solubilità della concentrazione dell'acqua di mare a un livello stabile.[68] Alcuni commentatori sostengono che questo è un punto a favore per considerare l'energia nucleare tra le fonti di energia rinnovabile.[70]

Rifiuti nucleari

modifica
  Lo stesso argomento in dettaglio: Rifiuto radioattivo.
 
Composizione tipica del combustibile a diossido di uranio prima e dopo circa 3 anni nel ciclo once-through di un reattore ad acqua leggera.[71]

I rifiuti radioattivi (o rifiuti nucleari) sono prodotti durante la normale attività delle centrali nucleari e durante lo smantellamento delle stesse. Ci sono due grandi categorie di rifiuti, divise in basso livello e alto livello.[72] La prima ha radioattività bassa e comprende oggetti contaminati, che pongono una minaccia limitata. Il rifiuto di alto livello è principalmente il combustibile esausto dei reattori nucleari che è molto radioattivo e va raffreddato prima di essere stoccato in sicurezza o riprocessato.[72]

Rifiuti di alto livello

modifica
  Lo stesso argomento in dettaglio: Rifiuti di alto livello e Combustibile nucleare esausto.

La categoria di rifiuti radioattivi più grande è il combustibile nucleare esaurito, che è considerato un rifiuto di alto livello. Per i reattori ad acqua leggera, o LWR, il combustibile esaurito è tipicamente composto dal 95% di uranio, dal 4% di prodotti di fissione e da circa l'1% di attinoidi transuranici (soprattutto plutonio, nettunio e americio).[73] Il plutonio e gli altri transuranici sono responsabili della maggior parte della radioattività a lungo termine, mentre i prodotti di fissione sono responsabili della maggior parte della radioattività a breve termine.[74]

 
Attività di combustibile UOx esausto confrontata con l'attività dei minerali di uranio naturali.[71][75]
 
Recipienti a tenuta stagna per lo stoccaggio di gruppi di barre di combustibile esausto (spent fuel assembly). I recipienti sono detti CASTOR, acronimo di cask for storage and transport of radioactive material.

I rifiuti di alto livello richiedono di essere trattati, gestiti e isolati dall'ambiente esterno. Queste operazioni presentano sfide dovute al fatto che questi materiali rimangono potenzialmente pericolosi per periodi estremamente lunghi. Questo è dovuto ai prodotti di fissione di vita lunga come il tecnezio-99 (vita media di 220000 anni) e iodio-129 (vita media di 15,7 milioni di anni),[76] che dominano la grande maggioranza dei termini in termini di radioattività, dopo che i prodotti di fissione con breve vita media, più radioattivi, sono decaduti in elementi stabili, che prende circa 300 anni.[71] A causa della diminuzione esponenziale di radioattività nel tempo, l'attività del combustibile nucleare esausto si riduce del 99.5% dopo 100 anni.[77] Dopo circa 100000 anni, il combustibile esausto diventa meno radioattivo dei minerali di uranio naturale.[78] I metodi più comuni per isolare dalla biosfera i rifiuti con lunga vita media comprendono la separazione e la trasmutazione,[71] trattamenti synroc, o stoccaggio in depositi geologici profondi.[79][80][81][82]

I reattori a neutroni termici, che attualmente costituiscono la maggior parte dei reattori in attività, non possono consumare il plutonio che viene generato dai reattori. Questo limita la vita del combustibile nucleare a pochi anni. In alcune nazioni, come gli Stati Uniti, il combustibile esausto è classificato nella sua interezza come rifiuto nucleare.[83] In altre nazioni, come la Francia, buona parte di esso viene riprocessato per produrre un combustibile riciclato, chiamato combustibile ossido misto o MOX. Per il combustibile esausto che non subisce il riprocessamento, gli isotopi più rilevanti sono gli elementi transuranici, che hanno un'emivita intermedia, il maggioritario dei quali è il plutonio (24000 anni). Alcuni progetti di reattori proposti, come il reattore veloce integrale o il reattore a sali fusi, possono usare come combustibile il plutonio e altri attinoidi prodotti dai reattori ad acqua leggera. Questa possibilità offre un'alternativa promettente ai depositi geologici profondi.[84][85][86]

Il ciclo del torio produce prodotti di fissione simili, anche se crea in proporzione molto minore elementi transuranici da eventi di cattura neutronica all'interno di un reattore. Il torio esausto, anche se più difficile da gestire dell'uranio esaurito, può presentare rischi di proliferazione un po' più bassi.[87]

Rifiuti di basso livello

modifica
  Lo stesso argomento in dettaglio: Rifiuti di basso livello.

L'industria nucleare produce anche un grande volume di rifiuti di basso livello, con bassa radioattività, nella fattispecie oggetti contaminati come indumenti, attrezzi manuali, resine per depurare l'acqua e (al momento dello smantellamento) i materiali con cui è costruito il reattore stesso. I rifiuti a basso livello possono essere immagazzinati in loco fino a quando i livelli di radiazione sono abbastanza bassi da essere smaltiti come rifiuti ordinari, oppure possono essere inviati a un sito di smaltimento di rifiuti a basso livello.[88]

Produzione di rifiuti radioattivi dalle fonti di energia

modifica

Nei paesi dove viene usata l'energia nucleare, i rifiuti radioattivi rappresentano meno dell'1% del totale dei rifiuti tossici di origine industriale, la maggior parte dei quali rimane pericolosa per lunghi periodi.[50] In generale, l'energia nucleare produce molti meno rifiuti per volume rispetto agli impianti basati sui combustibili fossili.[89] Le centrali a carbone, in particolare, producono grandi quantità di ceneri tossiche e leggermente radioattive, come conseguenza della concentrazione dei materiali radioattivi naturalmente presenti nel carbone.[90] Un rapporto del 2008 dell'Oak Ridge National Laboratory concluse che l'energia prodotta dal carbone di fatto porta a rilasciare nell'ambiente più materiali radioattivi rispetto alle centrali nucleari, e che la dose di radiazioni efficace delle radiazioni provenienti da impianti a carbone è 100 volte maggiore di quella dovuta alle operazioni delle centrali nucleari.[91] Sebbene a parità di peso la cenere del carbone sia molto meno radioattiva del combustibile nucleare esausto, il carbone produce cenere in quantità molto maggiori per unità di energia generata. Inoltre viene rilasciata direttamente nell'ambiente come cenere volante, mentre le centrali nucleari hanno varie schermature che proteggono l'ambiente dalla fuoriuscita di materiali radioattivi.[92]

Il volume delle scorie nucleari è piccolo se comparato con l'energia prodotta. Per esempio, la centrale nucleare di Yankee Rowe, che nel suo periodo di attività trentennale ha generato 44 miliardi di chilowattora di elettricità, ha prodotto una quantità di combustibile esausto che è stata contenuta in sedici recipienti.[93] Alcune stime riportano che per produrre la fornitura di energia necessaria per l'intera vita di una persona con uno standard di vita occidentale (circa GWh), sia necessario un volume di uranio a basso arricchimento pari a quello di una lattina, da cui risulta un volume di combustibile esausto analogo.[94][95][96]

Smaltimento dei rifiuti

modifica
 
Recipienti di scorie nucleari generate dagli Stati Uniti durante la guerra sono immagazzinate sottoterra presso la Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) del Nuovo Messico. La struttura è una dimostrazione di come possa venire stoccato il combustibile nucleare dei reattori ad uso civile
 
La maggior parte dei contenimenti delle scorie, la chimica del riciclo del carburante sperimentale in piccola scala e il raffinamento radiofarmaceutico vengono condotti all'interno di celle calde gestite da remoto.

Dopo un temporaneo stoccaggio in un'apposita piscina di disattivazione, le barre di combustibile esausto di una tipica centrale nucleare sono spesso immagazzinati in situ in contenitori a tenuta stagna (dry cask storage).[97] Attualmente, le scorie sono principalmente stoccate nei siti dei reattori e ci sono più di 430 luoghi nel mondo dove il materiale radioattivo può e continua ad essere accumulato.

Lo smaltimento delle scorie è spesso considerato l'aspetto più politicamente divisivo di tutto il ciclo di vita di una centrale nucleare.[98] Un esempio di deposito naturale è il reattore naturale di Oklo in Gabon che non ha subito smottamenti per 2 miliardi di anni.[99][100] Gli esperti sostengono che i depositi sotterranei centralizzati che siano ben gestiti, custoditi e monitorati, sarebbero un grande miglioramento.[98] C'è un "consenso internazionale sull'auspicabilità di immagazzinare le scorie nucleari in depositi geologici profondi".[101] Con l'avvento di nuove tecnologie, sono stati proposti altri metodi come il cosiddetto smaltimento con trivellazioni orizzontali (horizontal drillhole disposal) in aree geologiche inattive.[102][103]

Nessun deposito sotterranei per i rifiuti di alto livello su scala commerciale è operativo.[101][104][105] Tuttavia, in Finlandia è in costruzione il deposito geologico di Onkalo vicino alla centrale nucleare di Olkiluoto.[106]

Tra le altre soluzioni, anche le nanotecnologie si sono dimostrate estremamente efficaci per il contenimento, trattamento e successiva rimozione dei rifiuti radioattivi. Nello specifico, è fatto uso di nanoadsorbitori di varie tipologie, funzionalizzati e migliorati per una maggior selettività nei confronti di specifici radionuclidi.

Diffusione

modifica
  Lo stesso argomento in dettaglio: Energia nucleare nel mondo.
 
La situazione delle centrali nucleari nel mondo a oggi:

     Reattori in funzione, nuovi reattori in costruzione

     Reattori in funzione, nuovi reattori in considerazione

     Nessun reattore in funzione, nuovi reattori in costruzione

     Nessun reattore in funzione, nuovi reattori in considerazione

     Reattori in funzione, situazione stabile

     Reattori in funzione, in considerazione la loro chiusura

     L'energia nucleare non è legale

     Nessun reattore

L'energia nucleare nel 2020 ha fornito 2553 TWh di energia elettrica, equivalenti a circa il 10% della produzione globale. L'energia nucleare è diffusa in 32 stati che insieme ospitano 442 reattori nucleari per una capacità installata pari a circa 393 GW.[5] Gli Stati Uniti d'America, con 93 reattori operativi, sono i maggiori produttori di energia nucleare al mondo,[107] seguiti dalla Francia, che con 56 reattori attivi copre con l'energia nucleare oltre il 70% del fabbisogno nazionale di energia elettrica.[108]

La potenza nucleare installata a livello globale è in continua crescita, al 2020 sono infatti in costruzione 52 reattori nucleari e 28 paesi hanno espresso interesse o iniziato il programma per lo sviluppo dell'energia nucleare nazionale della IAEA.[109] La maggior parte dei nuovi reattori è in costruzione in Asia, in particolare in Cina.[110] Nel 2022 l'energia nucleare è stata inserita tra le fonti di energia promosse dalla tassonomia dell'Unione europea per la finanza sostenibile.[111]

Economia

modifica
  Lo stesso argomento in dettaglio: Economia dell'energia nucleare.

il costo dell'energia nucleare rispetto alle altri fonti energetiche è esprimibile attraverso il costo livellato dell'energia, o LCOE (dall'inglese levelized cost of energy), che è il costo medio di generazione di un chilowattora elettrico (kWh) da parte di una certa tipologia di impianto nel corso del suo esercizio. Nel caso delle centrali nucleari circa il 70% del LCOE è dovuto ai costi di capitale della costruzione della centrale, compresi i costi finanziari, il 20% circa è dovuto invece ai costi del combustibile nucleare, mentre il restante 10% copre i costi di operatività, di smaltimento dei rifiuti radioattivi e di smantellamento.[112]

L'LCOE del nucleare è quindi fortemente dipendente dai tassi d'interesse per la costruzione delle centrali, ma relativamente insensibile al prezzo dell'uranio, condizione opposta al caso delle centrali termoelettriche tradizionali il cui LCOE dipende essenzialmente dal prezzo dei combustibili fossili impiegati. Nonostante nel ciclo del combustibile nucleare la spesa per la sua fabbricazione sia ingente, il costo del combustibile nucleare rimane comunque inferiore rispetto al costo delle fonti fossili per chilowattora di elettricità generata e ciò è dovuto all'enorme contenuto energetico del combustibile nucleare rispetto al combustibile fossile. I costi per mantenere operative le centrali nucleari tendono ad essere più alti di quelli per gli impianti a combustibile fossile a causa della complessità tecnica e delle questioni normative che sorgono durante il funzionamento dell'impianto. I costi per lo smantellamento degli impianti e delle scorie sono inclusi nelle tariffe applicate dalle compagnie elettriche. A partire dal XXI secolo il costo dell'energia nucleare, prima più conveniente rispetto a quella proveniente da centrali a carbone, ha iniziato a crescere e ciò è dovuto sostanzialmente all'introduzione di maggiori sistemi di sicurezza nella centrali. Con l'introduzione della carbon tax l'energia nucleare, avendo una bassa impronta carbonica, ha ottenuto un vantaggio competitivo rispetto alle fonti fossili.[112]

Impatto ambientale

modifica

Poiché l'energia nucleare è una fonte di energia a basse emissioni di diossido di carbonio e richiede una superficie relativamente piccola (a differenza degli impianti fotovoltaici), può avere un impatto ambientale positivo. Richiede anche un'importante e costante fornitura di acqua e modifica l'ambiente tramite gli scavi.[113][114][115][116] L'impatto negativo potenzialmente maggiore risiede nel rischio della proliferazione delle armi nucleari, nei rischi legati alla gestione dei rifiuti radioattivi, come la contaminazione delle falde acquifere, nei rischi di incidenti e nei rischi legati a eventuali attentati a strutture per lo stoccaggio dei rifiuti e per il riprocessamento o alle centrali nucleari.[116][117][118][119][120][121][122][123] Tuttavia, questi rischi nella storia si sono concretizzati raramente con pochi disastri che hanno avuto un impatto ambientale significativo.

Emissioni

modifica
 
Ciclo delle emissioni dei gas serra delle tecnologie di rifornimento energetico; i valori mediani sono calcolati da IPCC[124]

L'energia nucleare è uno dei principali metodi di produzione di elettricità con basse emissioni di carbonio; in termini dell'intero ciclo vitale delle emissioni di gas serra per unità di energia prodotta, ha valori paragonabili, se non inferiori, rispetto alle fonti di energia rinnovabile.[125][126] Un'analisi del 2014 sulla letteratura riguardante l'impronta carbonica, condotta dall'Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) riportò che l'intensità delle emissioni nel ciclo di vita "virtuale" dell'energia nucleare ha un valore mediano di 12 g CO2 eq/kWh, che è il valore minore tra tutte le fonti di energia commerciali al carico di base.[124][127] Questo valore va confrontato con il carbone e il gas naturale rispettivamente a 820 e 490 g CO2 eq/kWh.[124][127] Dall'inizio della sua commercializzazione negli anni 1970 l'energia nucleare ha impedito l'emissione di circa 64 miliardi di tonnellate di CO2 equivalente che sarebbero stati il risultato dell'utilizzo dei combustibili fossili nelle centrali termoelettriche.[128]

Radiazioni

modifica

Globalmente, la dose media proveniente dal fondo di radioattività naturale è pari a 2,4 millisievert all'anno (mSv/a). Varia da 1 mSv/a e 13 mSv/a, a seconda della geologia del luogo. Secondo il comitato UNSCEAR delle Nazioni Unite, le operazioni ordinarie delle centrali nucleari, tra cui il ciclo del combustibile, aumenta questo valore di 0,0002 mSv/a. La dose media dovuta alle centrali in funzione ricevuta dalle popolazioni limitrofe alla struttura è minore di 0,0001 mSv/a.[129] Per confronto, la dose media ricevuta da coloro che si abitano a 50 mi da una centrale a carbone è tre volte maggiore, a 0,0003 mSv/a.[130]

L'incidente di Černobyl' portò, per le popolazioni circostanti più colpite e per il personale, a una dose media iniziale che va dai 50 ai 100 mSv nel corso di ore fino a settimane, mentre l'esposizione media globale dovuta all'incidente è di 0,002 mSv/a ed è in costante diminuzione dal picco iniziale di 0,04 mSv per persona mediato sull'intera popolazione dell'emisfero settentrionale nel 1986, l'anno dell'incidente.[129]

Sicurezza

modifica
  Lo stesso argomento in dettaglio: Sicurezza nucleare.
 
Morti per TWh per fonte di energia considerando l'intero ciclo del combustibile.[131] Legenda (da sinistra verso destra)
-carbone (blu);
-lignite (rosso);
-torba (giallo);
-olio combustibile (verde);
-gas (marrone);
-nucleare (azzurro);
-bioenergie (verde scuro);
-idroelettrico (verde pisello);
-eolico (viola).

Le centrali nucleari hanno tre caratteristiche uniche che influenzano la loro sicurezza, rispetto alle altre centrali. In primo luogo, in un reattore nucleare sono presenti materiali intensamente radioattivi, il cui rilascio nell'ambiente potrebbe essere pericoloso. In secondo luogo, i prodotti di fissione, che costituiscono la maggior parte delle sostanze altamente radioattive nel reattore, continuano a generare una quantità significativa di calore di decadimento anche dopo che la reazione a catena di fissione si è fermata. Se il calore non può essere rimosso dal reattore, le barre di combustibile possono surriscaldarsi e rilasciare materiali radioattivi. In terzo luogo, un incidente di criticità (un rapido aumento della potenza del reattore) è possibile in alcuni modelli di reattore se la reazione a catena non può essere controllata. Queste tre caratteristiche devono essere prese in considerazione quando si progettano i reattori nucleari.[132]

Tutti i reattori moderni sono progettati in modo che un aumento incontrollato della potenza del reattore sia impedito da meccanismi di feedback naturali, un concetto noto come coefficiente di vuoto negativo. Se la temperatura o la quantità di vapore nel reattore aumenta, il tasso di fissione diminuisce. La reazione a catena può anche essere fermata manualmente inserendo barre di controllo nel nucleo del reattore. I sistemi di raffreddamento di emergenza del nocciolo (ECCS, dall'inglese emergency core cooling system) possono rimuovere il calore di decadimento dal reattore se i normali sistemi di raffreddamento falliscono.[133] Se fallisse anche l'ECCS, il rilascio di materiale radioattivo nell'ambientale è limitato da molteplici barriere fisiche anche in caso di incidente. L'ultima barriera fisica è il grande edificio di contenimento.[132]

Con un tasso di mortalità di 0,07 per TWh, l'energia nucleare è la fonte energetica più sicura per unità di energia generata in termini di mortalità, se si considerano i dati storici.[134] L'energia prodotta da carbone, petrolio, gas naturale e energia idroelettrica ha causato più morti per unità di energia generata a causa dell'inquinamento atmosferico e degli incidenti energetici. Questo si riscontra quando si confrontano i decessi immediati da altre fonti di energia con i decessi sia immediati sia latenti, o attesi, indiretti per cancro dovuti agli incidenti nucleari.[135][136] Quando si confrontano le morti dirette e indirette (comprese le morti derivanti dall'estrazione e dall'inquinamento atmosferico) dovute al nucleare e ai combustibili fossili, è stato calcolato che l'uso dell'energia nucleare ha evitato circa 1,8 milioni di morti tra il 1971 e il 2009, riducendo inoltre la percentuale di energia che altrimenti sarebbe stata generata dai combustibili fossili.[128][137] Dopo il disastro nucleare di Fukushima del 2011, è stato stimato che se il Giappone non avesse mai adottato il nucleare, gli incidenti e l'inquinamento delle centrali a carbone o a gas avrebbero causato più anni di vita persi.[138]

Gli impatti gravi degli incidenti nucleari spesso non sono direttamente attribuibili all'esposizione alle radiazioni, ma piuttosto agli effetti sociali e psicologici. L'evacuazione e lo spostamento a lungo termine delle popolazioni colpite hanno creato problemi a molte persone, specialmente agli anziani e ai pazienti degli ospedali.[139] L'evacuazione forzata da un incidente nucleare può portare a isolamento sociale, ansia, depressione, problemi medici psicosomatici, comportamento sconsiderato e suicidio. Uno studio generale del 2005 sulle conseguenze del disastro di Chernobyl ha concluso che l'impatto sulla salute mentale è il più grande problema di salute pubblica causato dall'incidente.[140] Frank N. von Hippel, uno scienziato statunitense, ha commentato che la radiofobia, cioè la paura sproporzionata delle radiazioni ionizzanti, potrebbe avere effetti psicologici a lungo termine sulla popolazione delle aree contaminate dopo il disastro di Fukushima.[141] Nel gennaio 2015, il numero di sfollati di Fukushima era di circa 119.000, rispetto a un picco di circa 164.000 nel giugno 2012.[142]

Proliferazione nucleare

modifica
  Lo stesso argomento in dettaglio: Trattato di non proliferazione nucleare e Arma nucleare.
 
Le scorte di armi nucleari degli Stati Uniti e dell'URSS/Russia, dal 1945 al 2006. Il programma Megatons to Megawatts è stata la maggior forza trainante dietro la netta riduzione delle armi nucleari dopo la fine della guerra fredda.[143][144]

Per proliferazione nucleare si intende la diffusione di armi nucleari, materiale fissile e tecnologia nucleare militare in stati che non possiedono già armi nucleari. Molte tecnologie e materiali associati alla creazione di un programma di energia nucleare ad uso pacifico (ad esempio per la produzione di elettricità) possono anche essere usati per fare armi nucleari. Per questo motivo, l'energia nucleare presenta rischi di proliferazione.

Un programma di energia nucleare può diventare un percorso che porta a un'arma nucleare. Un esempio di questo è la preoccupazione per il programma nucleare dell'Iran.[145] La conversione delle industrie nucleari civili in industrie con scopi militari sarebbe una violazione del trattato di non proliferazione, cui aderiscono 190 paesi. All'aprile 2012, c'erano trentuno paesi dotati di centrali nucleari civili,[146] e nove di questi avevano armi nucleari. La stragrande maggioranza di questi stati ha prodotto armi prima delle centrali nucleari commerciali.

Un obiettivo fondamentale per la sicurezza globale è quello di ridurre al minimo i rischi di proliferazione nucleare associati all'espansione dell'energia nucleare.[145] La Global Nuclear Energy Partnership era uno sforzo internazionale per creare una rete di distribuzione in cui i paesi in via di sviluppo bisognosi di energia avrebbero ricevuto combustibile nucleare a un prezzo scontato, in cambio di rinunciare allo sviluppo di un proprio programma di arricchimento dell'uranio. L'Eurodif/European Gaseous Diffusion Uranium Enrichment Consortium, con sede in Francia, è un programma che implementò con successo questo concetto, tramite il quale la Spagna e altri paesi senza impianti acquistavano una quota del combustibile prodotto nell'impianto di arricchimento controllato dalla Francia, ma senza un trasferimento di tecnologia.[147] L'Iran è stato uno dei primi partecipanti dal 1974 e rimane un azionista di Eurodif attraverso Sofidif.

Un rapporto delle Nazioni Unite del 2009 riporta:[148]

(EN)

«the revival of interest in nuclear power could result in the worldwide dissemination of uranium enrichment and spent fuel reprocessing technologies, which present obvious risks of proliferation as these technologies can produce fissile materials that are directly usable in nuclear weapons»

(IT)

«la rinascita dell'interesse per l'energia nucleare potrebbe portare alla diffusione a livello mondiale delle tecnologie di arricchimento dell'uranio e di ritrattamento del combustibile esaurito, che presentano evidenti rischi di proliferazione in quanto queste tecnologie possono produrre materiali fissili direttamente utilizzabili nelle armi nucleari.»

D'altra parte, i reattori di potenza possono anche ridurre gli arsenali di armi nucleari quando i materiali nucleari di grado militare vengono riprocessati per essere utilizzati come combustibile nelle centrali ad uso civile. Il programma Megatons to Megawatts è considerato il singolo programma di non proliferazione di maggior successo fino ad oggi.[143] Fino al 2005, il programma aveva processato 8 miliardi di dollari di uranio arricchito di grado militare, trasformandolo in uranio a basso arricchimento adatto come combustibile nucleare per reattori a fissione commerciali, diluendolo con uranio naturale. Questo corrisponde all'eliminazione di 10.000 armi nucleari.[149] Per circa due decenni, questo materiale ha generato quasi il 10% di tutta l'elettricità consumata negli Stati Uniti, o circa la metà di tutta l'elettricità nucleare statunitense, con un totale di circa 7000 TWh di elettricità prodotta.[150] In totale si stima che sia costato 17 miliardi di dollari, un "affare per i contribuenti statunitensi", con la Russia che ha guadagnato 12 miliardi di dollari dall'accordo.[150] Un profitto importante per l'industria russa del nucleare, che dopo il crollo dell'economia sovietica, aveva difficoltà a pagare il mantenimento e la messa in sicurezza dell'uranio altamente arricchito e delle testate della Federazione Russa.[151] Il programma Megatons to Megawatts è ritenuto un grande successo dai sostenitori del disarmo nucleare, poiché è stato la maggior forza trainante dietro la notevole riduzione del numero di armi nucleari nel mondo dalla fine della guerra fredda.[143] Tuttavia, senza un aumento dei reattori nucleari e una maggiore domanda di combustibile fissile, il costo dello smantellamento e del down blending (diluizione del combustibile) ha dissuaso la Russia dal continuare il suo disarmo. Al 2013 la Russia non sembra essere interessata ad estendere il programma.[152]

  1. ^ Elizabeth Ervin, Nuclear Energy: Statistics (PDF), su home.olemiss.edu.
  2. ^ Energia nucleare, in Nucleare, Treccani.it – Vocabolario Treccani on line, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana. URL consultato il 19 marzo 2022.
  3. ^ Energia nucleare, in Treccani.it – Enciclopedie on line, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
  4. ^ Reattori nucleari, in Reattore, Treccani.it – Enciclopedie on line, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana. URL consultato il 19 marzo 2022.
  5. ^ a b IAEA, 2021, p. 4.
  6. ^ (EN) What's the Lifespan for a Nuclear Reactor? Much Longer Than You Might Think, su energy.gov. URL consultato il 9 settembre 2022.
  7. ^ PRIS - Home, su pris.iaea.org. URL consultato il 9 settembre 2022.
  8. ^ (EN) Figure: SPM.7, su www.ipcc.ch. URL consultato il 10 agosto 2024.
  9. ^ Richard F. Mould, A century of x-rays and radioactivity in medicine : with emphasis on photographic records of the early years, Institute of Physics Pub, 1993, ISBN 0-7503-0224-0, OCLC 27853552. URL consultato il 23 dicembre 2021.
  10. ^ (FR) Académie des sciences (France) Auteur du texte, Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences / publiés... par MM. les secrétaires perpétuels, su Gallica, 1896-01, p. 420-421.
  11. ^ Frederick Soddy, The Radio-Elements and the Periodic Law, in Nature, vol. 91, n. 2264, 1913-03, pp. 57–58, DOI:10.1038/091057a0, ISSN 0028-0836 (WC · ACNP).
  12. ^ Alex Wellerstein, Inside the atomic patent office, in Bulletin of the Atomic Scientists, vol. 64, 1º maggio 2008, pp. 26–31, DOI:10.2968/064002008.
  13. ^ The Einstein letter, su atomicarchive.com.
  14. ^ Fast Reactor Technology - Reactors designed/built by Argonne National Laboratory, su ne.anl.gov.
  15. ^ (EN) From Obninsk Beyond: Nuclear Power Conference Looks to Future, su iaea.org, 24 giugno 2004.
  16. ^ C. N. Hill, An atomic empire : a technical history of the rise and fall of the British atomic energy programme, Imperial College Press, 2013, ISBN 978-1-908977-43-4, OCLC 857066061.
  17. ^ Deadliest radiation accidents and other events causing radiation casualties, su johnstonsarchive.net.
  18. ^ Electricity Industry in Japan, su herinst.org.
  19. ^ PRIS - Miscellaneous reports - Nuclear Share, su pris.iaea.org.
  20. ^ Jim Internet Archive, Global fission : the battle over nuclear power, Oxford University Press, 1982.
  21. ^ Costs of nuclear power plants - What went wrong?, su phyast.pitt.edu.
  22. ^ (EN) The 1986 Chornobyl nuclear power plant accident, su iaea.org, 23 aprile 2021.
  23. ^ (EN) Chernobyl: Assessment of Radiological and Health Impacts (2002), su Nuclear Energy Agency (NEA).
  24. ^ Wolfgang Rüdig, Anti-nuclear movements : a world survey of opposition to nuclear energy, Longman Current Affairs, 1990, ISBN 0-582-90269-X, OCLC 25284224.
  25. ^ (EN) Analysis: Nuclear renaissance could fizzle after Japan quake, in Reuters, 14 marzo 2011.
  26. ^ (EN) Areva's Finland reactor to start in 2019 after another delay, in Reuters, 9 ottobre 2017.
  27. ^ WebCite query result, su scientificamerican.com, 25 giugno 2011. URL consultato il 19 giugno 2022 (archiviato dall'url originale il 25 giugno 2011).
  28. ^ (EN) Jo Chandler, Is this the end of the nuclear revival?, su The Sydney Morning Herald, 18 marzo 2011.
  29. ^ (EN) Israel Prime Minister Netanyahu: Japan situation has "caused me to reconsider" nuclear power, su piersmorgan.blogs.cnn.com. URL consultato il 23 dicembre 2021 (archiviato dall'url originale il 30 settembre 2019).
  30. ^ 九州電力 Startup of Sendai Nuclear Power Unit No.1, su kyuden.co.jp, 25 maggio 2017. URL consultato il 23 dicembre 2021 (archiviato dall'url originale il 25 maggio 2017).
  31. ^ Plans for New Nuclear Reactors Worldwide, su world-nuclear.org, World Nuclear Association.
  32. ^ (EN) http://www.iter.org/newsline/-/2586, su ITER.
  33. ^ a b c d e Fissione e fusione nucleare | Ministero della Transizione Ecologica, su mite.gov.it.
  34. ^ (EN) Educational Foundation for Nuclear Science Inc, Bulletin of the Atomic Scientists, Educational Foundation for Nuclear Science, Inc., 1950-04.
  35. ^ (EN) V. I. Kopeikin, L. A. Mikaelyan e V. V. Sinev, Reactor as a source of antineutrinos: Thermal fission energy, in Physics of Atomic Nuclei, vol. 67, n. 10, 1º ottobre 2004, pp. 1892–1899, DOI:10.1134/1.1811196.
  36. ^ (EN) S. Woosley, A. Heger e T. Weaver, The evolution and explosion of massive stars, in undefined, 1978.
  37. ^ Samuel W. Jones, R. Hirschi e K. Nomoto, Advanced burning stages and fate of 8-10 M⊙ STARS, 2013, DOI:10.1088/0004-637X/772/2/150.
  38. ^ Evolution of Massive Stars: An Explosive Finish, su courses.lumenlearning.com.
  39. ^ (EN) Radiation Protection and Dosimetry, 2003, DOI:10.1007/978-0-387-49983-3.
  40. ^ Vikram Velker e Lara Best, Radiation oncology primer and review : essential concepts and protocols, 2013, ISBN 978-1-61705-166-1, OCLC 846492996.
  41. ^ David J. Morrissey e Glenn T. Seaborg, Modern nuclear chemistry, Wiley-Interscience, 2006, ISBN 0-471-11532-0, OCLC 61178216.
  42. ^ Nuclear reactor, su goldbook.iupac.org.
  43. ^ a b How does a nuclear reactor make electricity?, su world-nuclear.org, World Nuclear Association. URL consultato il 24 agosto 2018 (archiviato dall'url originale il 24 agosto 2018).
  44. ^ Artemis Spyrou e Wolfgang Mittig, Atomic age began 75 years ago with the first controlled nuclear chain reaction, in Scientific American, 3 dicembre 2017. URL consultato il 18 novembre 2018.
  45. ^ uranium Facts, information, pictures | Encyclopedia.com articles about uranium, in Encyclopedia.com, 11 settembre 2001. URL consultato il 14 giugno 2013.
  46. ^ Second Thoughts About Nuclear Power (PDF), su A Policy Brief – Challenges Facing Asia, gennaio 2011 (archiviato dall'url originale il 16 gennaio 2013).
  47. ^ Uranium resources sufficient to meet projected nuclear energy requirements long into the future, su nea.fr, Nuclear Energy Agency (NEA), 3 giugno 2008. URL consultato il 16 giugno 2008 (archiviato dall'url originale il 5 dicembre 2008).
  48. ^ Uranium 2007 – Resources, Production and Demand, Nuclear Energy Agency, Organisation for Economic Co-operation and Development, 2008, ISBN 978-92-64-04766-2 (archiviato dall'url originale il 30 gennaio 2009).
  49. ^ Energy Supply (PDF), su ipcc.ch, p. 271 (archiviato dall'url originale il 15 dicembre 2007). and table 4.10.
  50. ^ a b c Waste Management in the Nuclear Fuel Cycle, su Information and Issue Briefs, World Nuclear Association, 2006. URL consultato il 9 novembre 2006 (archiviato dall'url originale l'11 giugno 2010).
  51. ^ Energy Supply (PDF), su ipcc.ch, p. 271 (archiviato dall'url originale il 15 dicembre 2007). and figure 4.10.
  52. ^ Toward an Assessment of Future Proliferation Risk (PDF), su cpb-us-e1.wpmucdn.com. URL consultato il 25 novembre 2021.
  53. ^ (EN) Hui Zhang, Plutonium reprocessing, breeder reactors, and decades of debate: A Chinese response, in Bulletin of the Atomic Scientists, vol. 71, n. 4, 1º luglio 2015, pp. 18–22, DOI:10.1177/0096340215590790, ISSN 0096-3402 (WC · ACNP).
  54. ^ Brian Martin, Nuclear power and civil liberties, in Faculty of Law, Humanities and the Arts - Papers (Archive), 1º gennaio 2015, pp. 1–6.
  55. ^ (EN) R. Scott Kemp, Environmental Detection of Clandestine Nuclear Weapon Programs, in Annual Review of Earth and Planetary Sciences, vol. 44, n. 1, 29 giugno 2016, pp. 17–35, Bibcode:2016AREPS..44...17K, DOI:10.1146/annurev-earth-060115-012526, ISSN 0084-6597 (WC · ACNP).
    «Although commercial reprocessing involves large, expensive facilities, some of which are identifiable in structure, a small, makeshift operation using standard industrial supplies is feasible (Ferguson 1977, US GAO 1978). Such a plant could be constructed to have no visual signatures that would reveal its location by overhead imaging, could be built in several months, and once operational could produce weapon quantities of fissile material in several days»
  56. ^ (EN) Antoine Monnet, Sophie Gabriel e Jacques Percebois, Long-term availability of global uranium resources (PDF), in Resources Policy, vol. 53, 1º settembre 2017, pp. 394–407, DOI:10.1016/j.resourpol.2017.07.008, ISSN 0301-4207 (WC · ACNP).
    «However, it can be seen that the simulation in scenario A3 stops in 2075 due to a shortage: the R/P ratio cancels itself out. The detailed calculations also show that even though it does not cancel itself out in scenario C2, the R/P ratio constantly deteriorates, falling from 130 years in 2013 to 10 years around 2100, which raises concerns of a shortage around that time. The exploration constraints thus affect the security of supply.»
  57. ^ (EN) Maha N. Haji, Jessica Drysdale, Ken Buesseler e Alexander H. Slocum, Ocean Testing of a Symbiotic Device to Harvest Uranium From Seawater Through the Use of Shell Enclosures, OnePetro, 25 giugno 2017.
  58. ^ (EN) Yanxin Chen, Guillaume Martin, Christine Chabert, Romain Eschbach, Hui He e Guo-an Ye, Prospects in China for nuclear development up to 2050 (PDF), in Progress in Nuclear Energy, vol. 103, 1º marzo 2018, pp. 81–90, DOI:10.1016/j.pnucene.2017.11.011, ISSN 0149-1970 (WC · ACNP).
  59. ^ (EN) Sophie Gabriel, Anne Baschwitz, Gilles Mathonnière, Tommy Eleouet e Florian Fizaine, A critical assessment of global uranium resources, including uranium in phosphate rocks, and the possible impact of uranium shortages on nuclear power fleets, in Annals of Nuclear Energy, vol. 58, 1º agosto 2013, pp. 213–220, DOI:10.1016/j.anucene.2013.03.010, ISSN 0306-4549 (WC · ACNP).
  60. ^ (EN) Delei Shang, Bernhard Geissler, Michael Mew, Liliya Satalkina, Lukas Zenk, Harikrishnan Tulsidas, Lee Barker, Adil El-Yahyaoui, Ahmed Hussein, Mohamed Taha, Yanhua Zheng, Menglai Wang, Yuan Yao, Xiaodong Liu, Huidong Deng, Jun Zhong, Ziying Li, Gerald Steiner, Martin Bertau e Nils Haneklaus, Unconventional uranium in China's phosphate rock: Review and outlook, in Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 140, 1º aprile 2021, pp. 110740, DOI:10.1016/j.rser.2021.110740, ISSN 1364-0321 (WC · ACNP).
  61. ^ USGS Scientific Investigations Report 2012–5239: Critical Analysis of World Uranium Resources, su pubs.usgs.gov. URL consultato il 28 novembre 2021.
  62. ^ (EN) Barthel F.H., Thorium and unconventional uranium resources, 2007.
  63. ^ (EN) K. Dungan, G. Butler, F. R. Livens e L. M. Warren, Uranium from seawater – Infinite resource or improbable aspiration?, in Progress in Nuclear Energy, vol. 99, 1º agosto 2017, pp. 81–85, DOI:10.1016/j.pnucene.2017.04.016, ISSN 0149-1970 (WC · ACNP).
  64. ^ (EN) Jianchun Fang, Chi Keung Marco Lau, Zhou Lu e Wanshan Wu, Estimating Peak uranium production in China – Based on a Stella model, in Energy Policy, vol. 120, 1º settembre 2018, pp. 250–258, DOI:10.1016/j.enpol.2018.05.049, ISSN 0301-4215 (WC · ACNP).
  65. ^ V.I. Ferronsky e V.A. Polyakov, Isotopes of the Earth's Hydrosphere, 2012, p. 399, ISBN 978-94-007-2856-1.
  66. ^ Toxicological profile for thorium (PDF), su atsdr.cdc.gov, Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 1990, p. 76.
    «world average concentration in seawater is 0.05 µg/L (Harmsen and De Haan 1980)»
  67. ^ C.A. Huh e M.P. Bacon, Determination of thorium concentration in seawater by neutron activation analysis, in Analytical Chemistry, vol. 57, n. 11, 2002, pp. 2138–2142, DOI:10.1021/ac00288a030.
  68. ^ a b Noriaki Seko, The current state of promising research into extraction of uranium from seawater – Utilization of Japan's plentiful seas, su gepr.org, Global Energy Policy Research, 29 luglio 2013.
  69. ^ Taiping Wang, Tarang Khangaonkar, Wen Long e Gary Gill, Development of a Kelp-Type Structure Module in a Coastal Ocean Model to Assess the Hydrodynamic Impact of Seawater Uranium Extraction Technology, in Journal of Marine Science and Engineering, vol. 2, 2014, pp. 81–92, DOI:10.3390/jmse2010081.
  70. ^ Alexandratos SD, Kung S, Uranium in Seawater, in Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 55, n. 15, 20 aprile 2016, pp. 4101–4362, DOI:10.1021/acs.iecr.6b01293.
  71. ^ a b c d Finck, Philip, Current Options for the Nuclear Fuel Cycle (PDF), su jaif.or.jp, JAIF (archiviato dall'url originale il 12 aprile 2012).
  72. ^ a b Backgrounder on Radioactive Waste, su NRC, Nuclear Regulatory Commission. URL consultato il 20 aprile 2021.
  73. ^ Radioactivity : Minor Actinides, su radioactivity.eu.com. URL consultato il 9 marzo 2022 (archiviato dall'url originale l'11 dicembre 2018).
  74. ^ Michael I. Ojovan, An introduction to nuclear waste immobilisation, second edition, 2nd, Kidlington, Oxford, U.K., Elsevier, 2014, ISBN 978-0-08-099392-8.
  75. ^ A fast reactor system to shorten the lifetime of long-lived fission products, su m.phys.org.
  76. ^ Environmental Surveillance, Education and Research Program, su stoller-eser.com, Idaho National Laboratory. URL consultato il 5 gennaio 2009 (archiviato dall'url originale il 21 novembre 2008).
  77. ^ A. Hedin, Spent nuclear fuel - how dangerous is it? A report from the project 'Description of risk', U.S. Department of Energy Office of Scientific and Technical Information, 1997.
  78. ^ Jordi Bruno, Laura Duro e François Diaz-Maurin, Chapter 13 – Spent nuclear fuel and disposal, in Advances in Nuclear Fuel Chemistry, Woodhead Publishing Series in Energy, Woodhead Publishing, 2020, pp. 527–553, DOI:10.1016/B978-0-08-102571-0.00014-8, ISBN 9780081025710.
  79. ^ Ojovan, M.I. e Lee, W.E., An Introduction to Nuclear Waste Immobilisation, Amsterdam, Elsevier Science Publishers, 2005, p. 315, ISBN 978-0-08-044462-8.
  80. ^ National Research Council, Technical Bases for Yucca Mountain Standards, Washington, DC, National Academy Press, 1995, p. 91, ISBN 978-0-309-05289-4.
  81. ^ The Status of Nuclear Waste Disposal, su aps.org, The American Physical Society, gennaio 2006. URL consultato il 6 giugno 2008.
  82. ^ Public Health and Environmental Radiation Protection Standards for Yucca Mountain, Nevada; Proposed Rule (PDF), su epa.gov, United States Environmental Protection Agency, 22 agosto 2005. URL consultato il 6 giugno 2008.
  83. ^ CRS Report for Congress. Radioactive Waste Streams: Waste Classification for Disposal (PDF), su fas.org.
    «The Nuclear Waste Policy Act of 1982 (NWPA) defined irradiated fuel as spent nuclear fuel, and the byproducts as high-level waste.»
  84. ^ Duncan Clark, Nuclear waste-burning reactor moves a step closer to reality | Environment | guardian.co.uk, in Guardian, London, 9 luglio 2012. URL consultato il 14 giugno 2013.
  85. ^ George Monbiot, A Waste of Waste, su monbiot.com. URL consultato il 14 giugno 2013.
  86. ^ Energy From Thorium: A Nuclear Waste Burning Liquid Salt Thorium Reactor, su youtube.com, YouTube, 23 luglio 2009. URL consultato il 14 giugno 2013 (archiviato dall'url originale il 2 luglio 2013).
  87. ^ Role of Thorium to Supplement Fuel Cycles of Future Nuclear Energy Systems (PDF), su www-pub.iaea.org, IAEA, 2012. URL consultato il 7 aprile 2021.
    «Once irradiated in a reactor, the fuel of a thorium–uranium cycle contains an admixture of 232U (half-life 68.9 years) whose radioactive decay chain includes emitters (particularly 208Tl) of high energy gamma radiation (2.6 MeV). This makes spent thorium fuel treatment more difficult, requires remote handling/control during reprocessing and during further fuel fabrication, but on the other hand, may be considered as an additional non-proliferation barrier.»
  88. ^ (EN) NRC: Low-Level Waste, su nrc.gov. URL consultato il 28 agosto 2018.
  89. ^ The Challenges of Nuclear Power, su nuclearinfo.net. URL consultato il 9 marzo 2022 (archiviato dall'url originale il 10 maggio 2017).
  90. ^ Coal Ash Is More Radioactive than Nuclear Waste, in Scientific American, 13 dicembre 2007.
  91. ^ Alex Gabbard, Coal Combustion: Nuclear Resource or Danger, su ornl.gov, Oak Ridge National Laboratory, 5 febbraio 2008. URL consultato il 31 gennaio 2008 (archiviato dall'url originale il 5 febbraio 2007).
  92. ^ Coal ash is not more radioactive than nuclear waste, in CE Journal, 31 dicembre 2008 (archiviato dall'url originale il 27 agosto 2009).
  93. ^ Yankee Nuclear Power Plant, su yankeerowe.com. URL consultato il 22 giugno 2013.
  94. ^ Why nuclear energy, in Generation Atomic, 26 gennaio 2021.
  95. ^ NPR Nuclear Waste May Get A Second Life, in NPR.
  96. ^ Energy Consumption of the United States - The Physics Factbook, su hypertextbook.com.
  97. ^ NRC: Dry Cask Storage, su nrc.gov, 26 marzo 2013. URL consultato il 22 giugno 2013.
  98. ^ a b Montgomery, Scott L. (2010). The Powers That Be, University of Chicago Press, p. 137.
  99. ^ international Journal of Environmental Studies, The Solutions for Nuclear waste, December 2005 (PDF), su efn.org.au. URL consultato il 22 giugno 2013 (archiviato dall'url originale il 26 aprile 2013).
  100. ^ Oklo: Natural Nuclear Reactors, su ocrwm.doe.gov, U.S. Department of Energy Office of Civilian Radioactive Waste Management, Yucca Mountain Project, DOE/YMP-0010, novembre 2004. URL consultato il 15 settembre 2009 (archiviato dall'url originale il 25 agosto 2009).
  101. ^ a b Al Gore, Our Choice: A Plan to Solve the Climate Crisis, Emmaus, PA, Rodale, 2009, pp. 165–166, ISBN 978-1-59486-734-7.
  102. ^ Richard A. Muller, Stefan Finsterle, John Grimsich, Rod Baltzer, Elizabeth A. Muller, James W. Rector, Joe Payer e John Apps, Disposal of High-Level Nuclear Waste in Deep Horizontal Drillholes, in Energies, vol. 12, n. 11, 29 maggio 2019, p. 2052, DOI:10.3390/en12112052.
  103. ^ Dirk Mallants, Karl Travis, Neil Chapman, Patrick V. Brady e Hefin Griffiths, The State of the Science and Technology in Deep Borehole Disposal of Nuclear Waste, in Energies, vol. 13, n. 4, 14 febbraio 2020, p. 833, DOI:10.3390/en13040833.
  104. ^ A Nuclear Power Renaissance?, in Scientific American, 28 aprile 2008. URL consultato il 15 maggio 2008 (archiviato dall'url originale il 25 maggio 2017).
  105. ^ Frank N. von Hippel, Nuclear Fuel Recycling: More Trouble Than It's Worth, in Scientific American, aprile 2008. URL consultato il 15 maggio 2008.
  106. ^ Licence granted for Finnish used fuel repository, su World Nuclear News, 12 novembre 2015. URL consultato il 18 novembre 2018.
  107. ^ WNA, 2021, p. 56.
  108. ^ WNA, 2021, p. 34.
  109. ^ IAEA, 2021, p. 5.
  110. ^ WNA, 2021, p. 59.
  111. ^ Tassonomia dell'UE: la Commissione presenta un atto delegato complementare sul clima per accelerare la decarbonizzazione, su ec.europa.eu. URL consultato il 6 febbraio 2022.
  112. ^ a b (EN) William Martin, Nuclear power, Economics, su britannica.com. URL consultato il 18 febbraio 2022.
  113. ^ Life Cycle Assessment of Electricity Generation Options (PDF), su unece.org. URL consultato il 24 novembre 2021.
  114. ^ Nuclear energy and water use in the columbia river basin (PDF), su umt.edu. URL consultato il 24 novembre 2021.
  115. ^ (EN) M. V. Ramana e Ali Ahmad, Wishful thinking and real problems: Small modular reactors, planning constraints, and nuclear power in Jordan, in Energy Policy, vol. 93, 1º giugno 2016, pp. 236–245, DOI:10.1016/j.enpol.2016.03.012, ISSN 0301-4215 (WC · ACNP).
  116. ^ a b (EN) Dean Kyne e Bob Bolin, Emerging Environmental Justice Issues in Nuclear Power and Radioactive Contamination, in International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 13, n. 7, luglio 2016, pp. 700, DOI:10.3390/ijerph13070700, PMC 4962241, PMID 27420080.
  117. ^ Nuclear Reprocessing: Dangerous, Dirty, and Expensive, su ucsusa.org, Union of Concerned Scientists. URL consultato il 26 gennaio 2020.
  118. ^ Is nuclear power the answer to climate change?, su wiseinternational.org, World Information Service on Energy. URL consultato il 1º febbraio 2020.
  119. ^ World Nuclear Waste Report, su worldnuclearwastereport.org. URL consultato il 25 ottobre 2021.
  120. ^ (EN) Brice Smith, Insurmountable Risks: The Dangers of Using Nuclear Power to Combat Global Climate Change - Institute for Energy and Environmental Research, su ieer.org. URL consultato il 24 novembre 2021.
  121. ^ Remus Prăvălie e Georgeta Bandoc, Nuclear energy: Between global electricity demand, worldwide decarbonisation imperativeness, and planetary environmental implications, in Journal of Environmental Management, vol. 209, 1º marzo 2018, pp. 81–92, DOI:10.1016/j.jenvman.2017.12.043, ISSN 1095-8630 (WC · ACNP), PMID 29287177.
  122. ^ (EN) John F. Ahearne, Intergenerational Issues Regarding Nuclear Power, Nuclear Waste, and Nuclear Weapons, in Risk Analysis, vol. 20, n. 6, 2000, pp. 763–770, DOI:10.1111/0272-4332.206070, ISSN 1539-6924 (WC · ACNP), PMID 11314726.
  123. ^ CoP 26 Statement | Don't nuke the Climate!, su dont-nuke-the-climate.org. URL consultato il 24 novembre 2021 (archiviato dall'url originale il 25 novembre 2021).
  124. ^ a b c table A.III.2 (PDF), su IPCC Working Group III – Mitigation of Climate Change, Annex III: Technology–specific cost and performance parameters, ipcc.ch, IPCC, 2014. URL consultato il 19 gennaio 2019.
  125. ^ National Renewable Energy Laboratory (NREL), Nuclear Power Results – Life Cycle Assessment Harmonization, su nrel.gov, 24 gennaio 2013. URL consultato il 22 giugno 2013 (archiviato dall'url originale il 2 luglio 2013).
    «Collectively, life cycle assessment literature shows that nuclear power is similar to other renewable and much lower than fossil fuel in total life cycle GHG emissions.»
  126. ^ Life Cycle Assessment Harmonization Results and Findings. Figure 1, su nrel.gov, NREL. URL consultato l'8 settembre 2016 (archiviato dall'url originale il 6 maggio 2017).
  127. ^ a b section A.II.9.3 (PDF), su IPCC Working Group III – Mitigation of Climate Change, Annex II Metrics & Methodology., ipcc.ch, IPCC, 2014. URL consultato il 19 gennaio 2019.
  128. ^ a b Pushker A. Kharecha e James E. Hansen, Prevented Mortality and Greenhouse Gas Emissions from Historical and Projected Nuclear Power, in Environmental Science & Technology, vol. 47, n. 9, 2013, pp. 4889–4895, Bibcode:2013EnST...47.4889K, DOI:10.1021/es3051197, PMID 23495839.
  129. ^ a b UNSCEAR 2008 Report to the General Assembly (PDF), su unscear.org, United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, 2008.
  130. ^ National Safety Council, su nsc.org. URL consultato il 18 giugno 2013 (archiviato dall'url originale il 12 ottobre 2009).
  131. ^ Deaths per TWH by energy source, su nextbigfuture.com. URL consultato il 5 febbraio 2022 (archiviato dall'url originale il 24 luglio 2015).
  132. ^ a b L.W. Deitrich, Basic principles of nuclear safety (PDF), su ansn.iaea.org, International Atomic Energy Agency. URL consultato il 18 novembre 2018.
  133. ^ Emergency core cooling systems (ECCS), su nrc.gov, United States Nuclear Regulatory Commission, 6 luglio 2018. URL consultato il 10 dicembre 2018.
  134. ^ What are the safest sources of energy?, su ourworldindata.org. URL consultato il 27 maggio 2020.
  135. ^ Dr. MacKay Sustainable Energy without the hot air, su Data from studies by the Paul Scherrer Institute including non EU data, p. 168. URL consultato il 15 settembre 2012.
  136. ^ Brendan Nicholson, Nuclear power 'cheaper, safer' than coal and gas, in The Age, Melbourne, 5 giugno 2006. URL consultato il 18 gennaio 2008.
  137. ^ Nuclear Power Prevents More Deaths Than It Causes | Chemical & Engineering News, su cen.acs.org. URL consultato il 24 gennaio 2014.
  138. ^ Dennis Normile, Is Nuclear Power Good for You?, in Science, vol. 337, n. 6093, 27 luglio 2012, p. 395, DOI:10.1126/science.337.6093.395-b (archiviato dall'url originale il 1º marzo 2013).
  139. ^ Arifumi Hasegawa, Koichi Tanigawa, Akira Ohtsuru, Hirooki Yabe, Masaharu Maeda, Jun Shigemura, Tetsuya Ohira, Takako Tominaga, Makoto Akashi, Nobuyuki Hirohashi, Tetsuo Ishikawa, Kenji Kamiya, Kenji Shibuya, Shunichi Yamashita e Rethy K Chhem, Health effects of radiation and other health problems in the aftermath of nuclear accidents, with an emphasis on Fukushima (PDF), in The Lancet, vol. 386, n. 9992, agosto 2015, pp. 479–488, DOI:10.1016/S0140-6736(15)61106-0, PMID 26251393.
  140. ^ Andrew C. Revkin, Nuclear Risk and Fear, from Hiroshima to Fukushima, in The New York Times, 10 marzo 2012.
  141. ^ Frank N. von Hippel, The radiological and psychological consequences of the Fukushima Daiichi accident, in Bulletin of the Atomic Scientists, vol. 67, n. 5, settembre–October 2011, pp. 27–36, Bibcode:2011BuAtS..67e..27V, DOI:10.1177/0096340211421588.
  142. ^ The Fukushima Daiichi accident. Report by the Director General (PDF), su www-pub.iaea.org, International Atomic Energy Agency, 2015, p. 158. URL consultato il 18 novembre 2018.
  143. ^ a b c The Bulletin of atomic scientists support the megatons to megawatts program, su thebulletin.org, 23 ottobre 2008. URL consultato il 15 settembre 2012 (archiviato dall'url originale l'8 luglio 2011).
  144. ^ home, su usec.com, 24 maggio 2013. URL consultato il 14 giugno 2013 (archiviato dall'url originale il 21 giugno 2013).
  145. ^ a b Steven E. Miller e Scott D. Sagan, Nuclear power without nuclear proliferation?, in Dædalus, vol. 138, n. 4, Fall 2009, p. 7, DOI:10.1162/daed.2009.138.4.7.
  146. ^ Nuclear Power in the World Today, su world-nuclear.org. URL consultato il 22 giugno 2013.
  147. ^ Uranium Enrichment, su world-nuclear.org, World Nuclear Association. URL consultato il 5 febbraio 2022 (archiviato dall'url originale il 1º luglio 2013).
  148. ^ Benjamin Sovacool, Contesting the Future of Nuclear Power: A Critical Global Assessment of Atomic Energy, Hackensack, NJ, World Scientific, 2011, p. 190, ISBN 978-981-4322-75-1.
  149. ^ Megatons to Megawatts Eliminates Equivalent of 10,000 Nuclear Warheads, su usec.com, 21 settembre 2005. URL consultato il 22 giugno 2013 (archiviato dall'url originale il 26 aprile 2013).
  150. ^ a b Dawn Stover, More megatons to megawatts, in The Bulletin, 21 febbraio 2014. URL consultato il 5 febbraio 2022 (archiviato dall'url originale il 4 maggio 2017).
  151. ^ Anne-Marie Corley, SM ’09, Against Long Odds, MIT's Thomas Neff Hatched a Plan to Turn Russian Warheads into American Electricity, su technologyreview.com.
  152. ^ Future Unclear For 'Megatons To Megawatts' Program, in All Things Considered, NPR, 5 dicembre 2009. URL consultato il 22 giugno 2013.

Bibliografia

modifica

Altre opere

modifica
  • Piero Angela e Lorenzo Pinna. La sfida del secolo. 1 ª ed. Milano, Arnoldo Mondadori Editore (collezione "Ingrandimenti"), 2006. ISBN 88-04-56071-1.
  • Ugo Bardi. La fine del petrolio. 1ª ed. Roma, Editori Riuniti (collana "Saggi/scienze"), 2003. ISBN 88-359-5425-8.
  • Gwyneth Cravens. Il nucleare salverà il mondo. Mondadori (collana "Strade blu"), 2008. ISBN 978-88-04-58010-2.
  • G. Choppin; J.O. Liljenzin; J. Rydberg. Radiochemistry and Nuclear Chemistry. 3ª ed. (in inglese) Oxford, Butterworth-Heinemann, 2002.
  • R.G. Cochran e N. Tsoulfanidis. The Nuclear Fuel Cycle: Analysis and Management. 3ª ed. (in inglese) La Grange Park, ANS, 1999.
  • IAEA-OECD. Uranium 2003: Resources, Production and Demand (the Red Book). (in inglese) Bedforshire, Extensa-Turpin, 2003.
  • International Energy Agency e Nuclear Energy Agency. Projected Costs of Generating Electricity. 2010 Edition. (in inglese) 2010. ISBN 978-92-64-08430-8. (presentazìone in inglese)
  • International Nuclear Societies Council. Current Issues in Nuclear Energy, Radioactive Waste. (in inglese) La Grange Park, ANS, 2002.
  • Cesi Ricerca, Valutazione dei costi di produzione dell'energia elettrica da fonte nucleare, 2006.
  • University of Chicago, The Economic Future of Nuclear Power Plants, 2004.
  • Massachusetts Institute of Technology, The Future of Nuclear Power plants - An Interdisciplinary MIT Study, 2003.
  • World Nuclear Association. The Economics of Nuclear Power, 2006.
  • Royal Academy of Engineering, The Costs of Generating Electricity, 2004.

Voci correlate

modifica

Altri progetti

modifica

Collegamenti esterni

modifica
Controllo di autoritàThesaurus BNCF 7567 · LCCN (ENsh85092958 · GND (DE4030318-4 · BNF (FRcb119319753 (data) · J9U (ENHE987007536108505171 · NDL (ENJA00562391