La prima centrale nucleare con un reattore PWR (Pressurized Light-Water Moderated and Cooled Reactor), entrata in esercizio a Shippingport nel 1957, utilizzava, con opportuni adattamenti, il progetto messo a punto per il sottomarino Nautilus, mentre nello stesso anno iniziava a funzionare anche il primo BWR (Boiling Water Reactor), sviluppato nell’allora maggiore centro di ricerca nucleare federale, l’Argonne National Laboratory.
Anche gli HWR (Heavy Water Reactor) furono progettati e sviluppati negli anni '50 dalla Atomic Energy of Canada Limited (AECL), un centro di ricerca nazionale analogo ad Argonne.
Viceversa, tutte le aziende private attive nel settore dell’energia, anche quelle di maggiori dimensioni, hanno ritenuto troppo elevato il rischio derivante dallo sviluppo ex-novo di un progetto di centrale nucleare.
Una controprova ce la fornisce oggi una grande società come la Westinghouse, che stava sviluppando eVinci, un microreattore inizialmente destinato ad alimentare i data center, ma, strada facendo, vi ha rinunciato, puntando su applicazioni nei settori difesa e spazio, entrambi finanziati da fondi pubblici. Un’altra controprova la forniscono tre percentuali: globalmente, i PWR rappresentano oggi poco meno del 77% della capacità nucleare installata, i BWR poco meno del 16%, gli HWR poco più del 6%. Di fatto queste tre tecnologie rappresentano la quasi totalità della capacità nucleare attualmente in esercizio.
All’epoca Shippingport fu però considerato un reattore dimostrativo, la cui realizzazione fornì indicazioni aggiuntive per costruire la centrale Yankee, primo PWR realmente commerciale, che entrò in funzione nel 1960, cui, a tamburo battente, seguono Indian Point e Dresden 1 (1962), San Onofre e Connecticut (1967).
In tal modo in soli sedici anni, la capacità totale aumentò di quasi venti volte, con un’accelerazione che non teneva conto dei tempi richiesti per la costruzione di una centrale, per cui le aziende iniziarono a realizzare quelle nuove prima di ottenere informazioni sufficienti dai progetti precedenti, a volte addirittura prima della loro entrata in funzione.
Questa frettolosità impedì il normale processo di learning by doing e portò alla realizzazione di reattori di dimensioni maggiori, senza aver prima valutato i risultati operativi di quelli più piccoli.
L’effetto paradossale fu una penetrazione del nucleare nella produzione elettrica globale molto più rapida rispetto alle transizioni energetiche storiche, che di norma avevano richiesto diversi decenni. Tra il 1970 e il 1985 il tasso di crescita dell’energia nucleare superò il 16% annuo, oltre tre volte l’analogo tasso per il petrolio nei suoi primi decenni.
Di conseguenza, si verificarono errori in fase sia di progettazione, sia di costruzione, che causarono malfunzionamenti. Così, invece di diminuire, i costi e i problemi tecnici aumentarono, contraddicendo le aspettative legate all’effetto scala e al learning by doing.
Poiché per il nucleare incominciavano a non esistere più le grandi concentrazioni di risorse finanziarie, di attrezzature e di competenze, allora disponibili in strutture come Argonne, anche un programma ambizioso, come quello francese, ha effettuato soltanto ridotte modifiche al progetto originario, ritenute in grado di migliorarne le prestazioni; anche per gli interventi imposti dagli incidenti avvenuti nel corso degli anni è stato adottato lo stesso criterio.
Ad esempio, l’incidente nella centrale di Three Mile Island, che portò alla fusione del nocciolo, fu provocato dall’arresto della pompa di circolazione dell’acqua, di cui nessuno si accorse, perché un operatore incompetente aveva coperto con un post- it la spia luminosa che, quando era accesa, segnalava che il sistema di raffreddamento del nocciolo funzionava regolarmente. Per evitare il ripetersi di analoghi incidenti, le centrali nucleari dovettero affiancare un segnale acustico a quello luminoso. Successivamente, anche in risposta ad analoghi malfunzionamenti si aggiunsero nuovi componenti: un modus operandi non dissimile dall’appendere nuove palline all’albero di Natale, spesso raddoppiando o triplicando i sistemi di sicurezza rispetto alle generazioni precedenti. Aggiunte che aumentarono la complessità degli impianti, con un corrispondente allungamento della durata dei cantieri e conseguentemente dei costi delle centrali nucleari. Allungamento aumentato dall’impiego nei cantieri di manodopera disponibile in loco, quindi non dotata di competenze ad hoc.
Per di più, in un cantiere le condizioni ambientali, spesso sfavorevoli (polverosità, temperature estive troppo elevate, difficoltà e interruzioni dovute al maltempo) rendono più difficile realizzare con la necessaria Quality Assurance richiesta dai requisiti di sicurezza nucleare, operazioni come, ad esempio, la saldatura tra due componenti dell’impianto. Ne discendono errori che possono addirittura richiedere l’ordine di un pezzo sostitutivo e creano comunque ritardi, con conseguenti incrementi dei costi. Inevitabile risultato, il collaudo di una centrale nucleare ha una durata superiore a quello di una centrale convenzionale.
Per ridurre questi tempi, si suggerì di puntare su impianti di dimensioni inferiori (gli Small Modular Reactor - SMR), rendendo i loro componenti più agevolmente assemblabili in fabbrica.
Si tratta però di una minestra riscaldata, essendo già stata proposta alla fine del secolo scorso, ma ben presto abbandonata, perché addirittura in fase di progetto i maggiori costi unitari, dovuti alle ridotte dimensioni degli impianti, erano immancabilmente superiori a quelli risparmiati nel cantiere. E le tecnologie sono sostanzialmente quelle di allora: la proposta di SMR maggiormente gettonata è un PWR da 300 MW. Non a caso, per gli SMR , manca ancora la prova del budino: la realizzazione di un PWR da 300 MW che dimostri la sua convenienza rispetto a un analogo impianto di grande taglia. Manca, perché già a livello di progetto, tutte le soluzioni analizzate si sono finora dimostrate non competitive. Ad oggi l’unica decisione operativa è stata presa in Canada, con un HWR da 300 MW che secondo le previsioni dovrebbe essere operativo nel 2030.
Ma, quel che più conta, il rapporto della francese EdF “Étude sur la modulation”, pubblicato il 16 febbraio di quest’anno, segnala che, tra il 2019 e il 2024, i volumi di modulazione dei reattori nucleari sono raddoppiati, superando i 30 TWh, a causa della crescente produzione rinnovabile, causando un'usura precoce dei loro componenti, costi di manutenzione più elevati e un minore fattore di carico, che hanno conseguentemente aumentato il costo della produzione nucleare. Un effetto che smentisce l’assunto alla base della decisione di rilanciare il nucleare in Italia, secondo cui il ricorso agli SMR per modulare la variabilità della produzione rinnovabile sarebbe la scelta economicamente più efficace. Hic Rhodus, hic salta.
