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Centrali nucleari: lotta per le temperature

Il cambiamento climatico sta riducendo la produzione e sollevando problemi di sicurezza nelle centrali nucleari.

Il problema di questi giorni con le temperature, sta mettendo a rischio la gestione delle centrali nucleari. Dal suo umile inizio come un rivolo glaciale nelle Alpi svizzere, il fiume Rodano si trasforma rapidamente in uno dei corsi d’acqua più industrializzati del mondo. Mentre si snoda attraverso il sud della Francia verso il Mar Mediterraneo, la sua acqua fredda viene aspirata nelle caldaie, aspirata attraverso tubi come refrigerante, deviata per l’agricoltura.

Tra i suoi maggiori clienti c’è un battaglione di reattori nucleari. Dagli anni ’70, il fiume ei suoi affluenti hanno contribuito a generare circa un quarto dell’energia atomica francese. Ma nelle ultime settimane non è stato così. In mezzo a un’ondata di caldo a combustione lenta che ha ucciso centinaia di persone e innescato intensi incendi in tutta l’Europa occidentale, e combinata con livelli dell’acqua già bassi a causa della siccità, l’acqua del Rodano è diventata troppo calda per il lavoro.

Non è più possibile raffreddare i reattori senza espellere a valle acqua così calda da estinguere la vita acquatica. Così, alcune settimane fa, Électricité de France (EDF) ha iniziato a spegnere alcuni reattori lungo il Rodano e un secondo grande fiume a sud, la Garonna. Questa è ormai una storia familiare: arresti simili dovuti alla siccità e al caldo si sono verificati nel 2018 e nel 2019.

I tagli di quest’estate, combinati con malfunzionamenti e manutenzione su altre centrali nucleari, hanno contribuito a ridurre la produzione di energia nucleare della Francia di quasi il 50%. Di tutte le fonti di energia a basse emissioni di carbonio che saranno probabilmente necessarie per combattere il cambiamento climatico, l’energia nucleare è generalmente considerata la meno perturbabile.

È il rinforzo che viene chiamato quando il tempo non collabora con altre fonti di energia a zero emissioni di carbonio, come l’eolico e il solare. Ma l’industria nucleare affronta i propri rischi climatici. I problemi con l’acqua, troppa o troppo poca, sono più comunemente associati alle dighe idroelettriche, che hanno lottato per mantenere la produzione in luoghi prosciugati come il West americano.

Ma come afferma lo storico svedese Per Högselius, gran parte dell’ingegneria nucleare odierna non riguarda la scissione di atomi, ma la gestione di problemi acquatici su larga scala. È noto che i tecnici nucleari si riferiscono al loro mestiere come a un modo molto complicato di far bollire l’acqua, producendo vapore che fa girare le turbine. Ma di solito è necessario molto di più per mantenere freddi i rettori delle centrali nucleari.

Ecco perché così tante strutture si trovano in riva al mare e lungo grandi fiumi come il Rodano. Molte altre industrie sono interessate dai fiumi più caldi, comprese le grandi fabbriche e le centrali elettriche che funzionano a carbone e gas. Ma le centrali nucleari sono uniche a causa delle loro immense dimensioni e del ruolo centrale che svolgono nel mantenere online le reti energetiche in luoghi come la Francia.

E il riscaldamento e la diminuzione dei fiumi non sono le uniche sfide climatiche che devono affrontare. Sulle coste, una combinazione di innalzamento del livello del mare e tempeste più frequenti e intense comporta un accresciuto rischio di inondazioni. Gli scienziati hanno anche indicato altre sfide più insolite, come fioriture di alghe più frequenti e popolazioni di meduse che esplodono, che possono intasare i tubi dell’acqua.

Centrali nucleari: temperature a rischio, ma erano prevedibili?

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Le centrali nucleari sono anche costruite per durare a lungo nel futuro, con una durata della vita che si estende per mezzo secolo o più. Molte sono state costruiti negli anni ’70 e ’80, molto prima che le autorità di regolamentazione pensassero di tenere conto delle minacce legate al clima che alla fine avrebbero incontrato, spiega Natalie Kopytko, ricercatrice dell’Università di Leeds che ha scavato nei quadri normativi nucleari per cercare considerazioni sul clima.

“Non ho visto assolutamente nulla del cambiamento climatico, il che è stato piuttosto spaventoso”, dice. Laddove Kopytko ha visto invocato il clima, i piani presumevano che gli attuali modelli meteorologici si sarebbero mantenuti bene in futuro. Alcune delle attuali preoccupazioni sui cambiamenti climatici sono legate alla sicurezza e il settore ha iniziato a fare alcune mosse per affrontarle.

Dopo il disastro di Fukushima in Giappone, causato dal terremoto e dallo tsunami di Tohoku nel 2011, la Commissione di regolamentazione nucleare (NRC) degli Stati Uniti ha iniziato a redigere nuove regole per rafforzare gli impianti esistenti alle minacce climatiche, come tempeste e innalzamento del livello del mare. Il processo ha identificato dozzine di strutture che potrebbero affrontare problemi di inondazione in condizioni estreme.

Ma nel 2019 quei piani sono stati in gran parte sventati dalla leadership a guida repubblicana, che ha sostenuto che i costi erano troppo alti per essere adottati dall’industria nucleare per eventi così poco probabili. “Questa decisione non ha senso”, scrisse il commissario nominato dai Democratici Jeff Baran in un dissenso all’epoca.

L’industria nucleare ei gruppi ambientalisti continuano a non essere d’accordo sul fatto che le normative esistenti catturino le ultime scoperte scientifiche, in particolare sul tema dell’innalzamento del livello del mare.

“C’è molto margine sul lato della sicurezza per le centrali nucleari”, afferma Doug True, chief nuclear officer del Nuclear Energy Institute, un gruppo industriale con sede negli Stati Uniti, aggiungendo che le utility aggiornano regolarmente i loro modelli sui rischi climatici e hanno già intrapreso un’ampia misure per proteggere le loro strutture da condizioni meteorologiche estreme.

Ma queste minacce climatiche sono ancora una volta discusse più apertamente, le autorità di regolamentazione in Europa e negli Stati Uniti considerano l’estensione della vita delle centrali nucleari per combattere il cambiamento climatico. Nel 2019, l’NRC ha iniziato ad approvare estensioni di 20 anni ad alcuni reattori, a cominciare dalla centrale elettrica di Turkey Point nel sud della Florida.

I gruppi ambientalisti hanno presentato interventi per fermare il piano, sostenendo che una combinazione di uragani più intensi e innalzamento del livello del mare avrebbe minacciato l’impianto basso in modi che le autorità di regolamentazione non avevano adeguatamente considerato. A febbraio, l’NRC ha revocato l’estensione per Turkey Point e altri impianti in attesa di un’analisi ambientale più ampia.

Finora, la maggior parte dei tagli alla produzione è dovuta al riscaldamento delle acque, non solo nel Rodano e nella Garonna, ma in luoghi come il fiume Tennessee negli Stati Uniti e nei mari costieri dove si trovano molte più piante. Negli ultimi anni, le centrali nucleari in tutto il Nord Europa sono state costrette a chiudere o ridurre la produzione perché l’acqua di mare è diventata troppo calda per raffreddare in sicurezza i nuclei del reattore.

Negli ultimi dieci anni, la centrale elettrica di Millstone nel Connecticut ha subito una serie di arresti nelle calde giornate estive fino a quando le autorità di regolamentazione non hanno innalzato il limite di temperatura delle sue acque di raffreddamento di -15° Celsius.

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Data la relativa rarità di intense ondate di calore e interruzioni dovute alle tempeste, i singhiozzi legati al clima hanno un piccolo impatto sulla produzione di energia in generale, incidendo in media meno dell’1% sulla produzione annuale di EDF, ad esempio. Ma l’impatto è in aumento mentre le temperature continuano a salire.

In un’analisi pubblicata su Nature Energy la scorsa estate, un ricercatore di Stanford ha scoperto che c’era stato un numero otto volte maggiore di interruzioni dovute al calore negli anni 2010 rispetto agli anni ’90. In uno studio del 2011 sull’impatto del riscaldamento sui sistemi di raffreddamento delle centrali nucleari, gli scienziati dell’EDF hanno previsto un aumento di 3° Celsius della temperatura del Rodano entro il 2050, indicando un maggiore potenziale di arresti durante le ondate di calore.

E queste interruzioni possono verificarsi in momenti critici, come le ondate di caldo estivo quando la domanda di energia è elevata. In Francia, dove l’energia nucleare normalmente fornisce l’80 per cento del fabbisogno del paese, le attuali chiusure stanno arrivando in un momento particolarmente brutto, poiché l’Europa si affretta a sostenere le riserve di energia a causa della carenza di gas e petrolio dovuta alla guerra in Ucraina.

Adattare la flotta esistente può essere difficile, afferma Thibault Laconde, CEO di Callendar, una startup con sede a Parigi che fornisce consulenza alle aziende sui rischi climatici. Non è possibile spostare una struttura già costruita e la revisione degli impianti è costosa.

Potrebbe essere possibile riprogettare i tubi per raggiungere un’acqua più profonda e più fredda, o aggiungere nuovi sistemi di scambio termico che riducano la necessità di acqua, come hanno fatto molti stabilimenti francesi dopo l’ondata di caldo record del 2003 nel paese. Ma i costi sono generalmente elevati e i guadagni in termini di efficienza piccoli, afferma Laconde.

Costruire da zero è più facile. “La questione chiave è quando iniziamo a costruire nuovi impianti, come possiamo tenere conto dell’impatto dei cambiamenti climatici per l’intera durata della vita dell’impianto fino al 2080 o al 2100”, afferma Laconde, osservando che la nuova generazione di reattori francesi, recentemente annunciata da Il presidente Emmanuel Macron, sono per lo più costruiti dalle coste.

Aggiunge che l’energia nucleare funziona bene nei climi più caldi, come la Spagna o gli Emirati Arabi Uniti, perché quegli impianti sono stati costruiti per resistervi. “Credo che sia possibile adattarsi”, dice Laconde. Negli Stati Uniti, l’unico impianto nucleare nel deserto, l’impianto di Palo Verde in Arizona, fa affidamento sulle acque reflue municipali piuttosto che sui fiumi o sui mari, sebbene l’impianto abbia lottato con l’aumento dei costi poiché più industrie competono per forniture limitate.

Doug True di NEI mette più scorte in una nuova generazione proposta di reattori nucleari più piccoli, alcuni dei quali utilizzano sali fusi o raffreddamento ad aria e sono meno dipendenti dalla disponibilità di fonti d’acqua.

Nel frattempo, in Francia, le autorità di regolamentazione si aspettano una lunga estate. Mentre il calore può passare, i bassi livelli dell’acqua possono persistere, con conseguenti tagli che durano per settimane o mesi. EDF ha recentemente dichiarato ai giornalisti che si aspetta ulteriori tagli nei prossimi mesi poiché i livelli dell’acqua continuano a scendere, lasciando il paese sperando in un sollievo dalle piogge fredde e dure.

Che ne pensi di questi rischi legati alle temperature delle centrali nucleari? Facci sapere nei commenti!

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