Buchi giganti nel terreno

Ai margini del massiccio progetto di scavo che è un passo preliminare alla costruzione della più grande centrale nucleare d'America, Joshua Elkins si trova accanto a due fori che si estendono per 42 acri nell'argilla rossa della Georgia. Elkins mantiene l'attrezzatura per il movimento terra che ha scavato queste buche, ognuna grande come 15 campi da calcio, a 90 piedi fino al substrato roccioso e poi accuratamente riempite a circa 50 piedi con terreno testato per mantenere la stabilità in caso di terremoto. Aiutando a gettare le basi per i due reattori da 1.100 megawatt che la Southern Company sta costruendo qui, le sue macchine contorceranno la terra secondo specifiche meticolosamente misurate dal GPS.

Paga sporco: È iniziata la costruzione di una coppia di grandi reattori nucleari presso l'impianto Vogtle della Southern Company a Waynesboro, in Georgia.

L'ultima volta che qualcuno negli Stati Uniti ha fatto lavori di scavo per un nuovo reattore nucleare, Elkins, che ha compiuto 27 anni in ottobre, non era ancora nato. In effetti, l'inizio di questi reattori progettati da Westinghouse presso la centrale nucleare di Vogtle, 35 miglia a sud di Augusta, in Georgia, rappresenta la prima nuova costruzione nucleare dagli anni '70. (Due reattori esistenti presso l'impianto hanno iniziato l'attività commerciale nel 1987 e nel 1989.) Un'improbabile coalizione di grandi società di servizi pubblici, responsabili delle politiche governative e ambientalisti preoccupati per il riscaldamento globale sperava che esso e molti altri grandi impianti pianificati negli Stati Uniti avrebbero segnato il l'inizio di una rinascita nucleare, con la costruzione di decine di nuovi reattori in tutto il paese e in tutto il mondo.

Questa storia faceva parte del nostro numero di novembre 2010

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E a prima vista, le circostanze sembrano finalmente favorire un'espansione del nucleare. Sono stati messi a disposizione circa 18,5 miliardi di dollari in garanzie sui prestiti federali per coprire fino all'80% del costo di costruzione di un nuovo impianto e il programma di prestiti potrebbe presto offrire decine di miliardi in più. (I nuovi reattori Vogtle hanno ricevuto 8,3 miliardi di dollari in garanzie di prestito dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti a febbraio.) Il presidente Obama, i membri della sua amministrazione e la leadership repubblicana hanno tutti chiesto un maggiore uso dell'energia nucleare come parte di una strategia a lungo termine per ridurre la dipendenza degli Stati Uniti dai combustibili fossili. Anche sul carro dell'energia nucleare ci sono tecnologi influenti come il fondatore di Microsoft Bill Gates ( vedere Domande e risposte, settembre/ottobre 2010 ) e l'ambientalista di lunga data Stewart Brand, che hanno sostenuto che l'espansione della capacità nucleare è essenziale per soddisfare la crescente domanda mondiale di elettricità con fonti energetiche a zero emissioni di carbonio.

Ma ora il rinascimento è in stallo, sia negli Stati Uniti che in molte altre parti del mondo. A parte l'impianto di Vogtle, l'unico progetto nucleare statunitense su cui sono iniziati i lavori in loco è attraverso il fiume Savannah, vicino a Jenkinsville, nella Carolina del Sud, dove la South Carolina Electric & Gas Company e la South Carolina Public Service Authority stanno pianificando di aggiungere due reattori all'impianto VC Summer esistente. Sebbene molti altri servizi pubblici abbiano richiesto l'approvazione di siti o progetti di reattori negli ultimi mesi, la maggior parte dei piani, inclusi alcuni degli esempi più importanti, ha incontrato ostacoli. L'utility Exelon con sede a Chicago, che è il più grande operatore nucleare della nazione, con 17 unità, ha rinviato la sua decisione sull'opportunità di costruire una centrale nucleare a due unità nella contea di Victoria, in Texas. Altri due grandi fornitori nucleari, NRG Energy e UniStar Nuclear Energy, hanno rimandato la costruzione di impianti a lungo pianificati rispettivamente nel sud del Texas e nella contea di Calvert, nel Maryland.

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I problemi non sono limitati agli Stati Uniti: i progetti sono in ritardo in molte nazioni con grandi speranze per il nucleare ( vedere Ambizioni nucleari ). Il primo di una nuova classe di reattori progettati dal colosso energetico francese Areva è in costruzione sull'isola di Olkiluoto in Finlandia. È stato avviato nel 2005 e avrebbe dovuto essere in servizio entro il 2009; ora la stima è 2013. A Flamanville, in Francia, è in costruzione un secondo reattore che utilizza il design Areva, progettato per essere ultraaffidabile e dotato di quattro sistemi di sicurezza ridondanti, ma sembra aver riscontrato problemi simili; la data prevista è stata spostata dal 2012 al 2014. In Giappone, i tempi di costruzione di due reattori avanzati ad acqua bollente, un progetto recente di General Electric e Hitachi, sono slittati di un anno. La Cina sta costruendo 24 reattori e prevede di quadruplicare la capacità entro il 2020, ma attualmente è un piccolo attore, che produce solo il 2% della sua elettricità dal nucleare.

Oggi ci sono 104 reattori nucleari operativi negli Stati Uniti, che forniscono circa il 20% dell'elettricità generata. Molti hanno aumentato la loro capacità, fino al 20 percento, e la maggior parte funziona più del 90 percento del tempo, che è poco più delle centrali elettriche a carbone o gas e molto più delle centrali eoliche o degli impianti solari. Ma tutti stanno invecchiando. Jay Apt, direttore esecutivo dell'Electricity Industry Center presso la Carnegie Mellon University, afferma che man mano che i vecchi impianti vengono ritirati e la domanda di elettricità cresce, il ruolo dell'energia nucleare potrebbe effettivamente ridursi. Non penso che sia una questione se le centrali nucleari saranno in grado di sostenere più oneri, dice. È più una questione di sapere se le centrali nucleari saranno in grado di continuare a farsi carico della quota attuale. Il nucleare dovrà correre molto velocemente per rimanere al suo posto.

Enigma sui costi

Sebbene il dibattito sull'energia nucleare si concentri spesso su questioni spinose sulla sua sicurezza e sulla sua utilità come fonte di energia a zero emissioni di carbonio, l'ostacolo alla costruzione di più reattori negli Stati Uniti è stato, semplicemente, il costo. Il prezzo per i reattori Vogtle dovrebbe essere compreso tra 12 e 14 miliardi di dollari, a seconda in parte di quanto costa ai proprietari prendere in prestito denaro per la costruzione. La stima di $ 14 miliardi pone il prezzo dell'impianto a circa $ 6.000 per kilowatt (energia sufficiente per mantenere in funzione un condizionatore d'aria da finestra). È molto più alto del costo per altri tipi di impianti, indipendentemente dal fatto che utilizzino combustibili rinnovabili o fossili. La costruzione della capacità di una turbina eolica costa circa $ 2.000 a $ 2.500 per kilowatt; per la capacità a gas, la cifra va solo da $ 950 a $ 1.175. I sostenitori sostengono che, nonostante i maggiori costi di capitale di una centrale nucleare, tali costi possono essere recuperati per rendere l'energia nucleare economica nel tempo: dopo tutto, un nuovo impianto è progettato per funzionare per 60 anni, i suoi costi operativi e del carburante sono relativamente bassi e può funzionare quasi ininterrottamente, a differenza degli impianti che generano energia elettrica da fonti rinnovabili. Il problema è che i costi comparativi dei diversi combustibili – e anche i costi relativi della costruzione, ad esempio, di una centrale nucleare e di un parco eolico – possono cambiare radicalmente, mettendo in dubbio questi calcoli.

Il fatto che miliardi di dollari per un nuovo reattore siano un investimento intelligente dipende da fattori complessi e imprevedibili: il costo futuro dei combustibili fossili, ad esempio, e l'eventuale prezzo imposto alle emissioni di carbonio attraverso la politica del governo. In un'analisi del 2008, il gruppo di gestione finanziaria e patrimoniale Lazard ha esaminato numerose tecnologie energetiche e, per ciascuna, ha stimato un costo dell'energia livellato, che tiene conto della durata prevista del generatore, del costo stimato del carburante e del valore di denaro investito nel tempo. L'analisi ha messo il prezzo dell'elettricità generata dall'energia nucleare da $ 98 a $ 126 per megawattora; per l'eolico, la stima era compresa tra $ 44 e $ 91 per megawattora e per il gas naturale era compresa tra $ 73 e $ 100 per megawattora. L'intervallo in ogni serie di numeri suggerisce l'incertezza. Una stima più recente dell'Energy Information Administration, partendo da diversi presupposti, ha fornito uno scenario più ottimistico per il nucleare, ponendo il suo costo ben al di sotto di quello dell'eolico e delle altre fonti rinnovabili e facendolo apparire più competitivo con i combustibili fossili ( vedere Ambizioni nucleari, P. 64 ). Ma i numeri di Lazard mostrano anche che gli impianti alimentati a gas naturale potrebbero produrre elettricità a un prezzo di 59 dollari per megawattora e gli impianti a carbone a 67 dollari per megawattora, se i prezzi di quei combustibili diminuissero ulteriormente. Si dà il caso che i prezzi del gas naturale siano attualmente bassi e di recente sono state trovate vaste riserve accessibili negli Stati Uniti ( vedi Il gas naturale cambia la mappa energetica, novembre/dicembre 2009 ).

Nucleare all'orizzonte: I due nuovi reattori in costruzione presso l'impianto di Vogtle rappresentano la prima innovazione su una centrale nucleare negli Stati Uniti dagli anni '70; si uniranno a una coppia di reattori esistenti che operano dalla fine degli anni '80.

Quindi, nel tempo, l'energia nucleare può produrre o meno elettricità a un prezzo più basso rispetto ai combustibili fossili o alle fonti rinnovabili. Per le aziende elettriche, scegliere di costruire una centrale nucleare è quindi una decisione estremamente rischiosa, soprattutto in tempi finanziari difficili.

Non è un caso che i segni di vita che l'industria mostra negli Stati Uniti siano soprattutto nel Sud, dove la cosiddetta regolamentazione del costo del servizio garantisce un certo profitto. Quando l'impianto è terminato, i contabili calcolano l'importo totale che l'utility ha investito in costruzioni e attrezzature, meno l'ammortamento. Tale base tariffaria, insieme a carburante, manodopera e spese di manutenzione, viene utilizzata per calcolare il costo dell'utilità di fornire il servizio; la tariffa pagata dai clienti si basa su tale costo più un tasso di rendimento autorizzato sugli investimenti di capitale. Pertanto, la maggior parte del rischio è a carico dei clienti, non degli investitori.

Tuttavia, circa la metà degli Stati Uniti utilizza un modello di prezzo radicalmente diverso. In Texas, ad esempio, la maggior parte dell'elettricità viene venduta in un'asta quotidiana. Tutti i generatori ottengono lo stesso prezzo per la loro elettricità; tale prezzo è solitamente determinato dal costo del gas naturale utilizzato negli ultimi impianti necessari per generare la fornitura giornaliera. Exelon afferma che l'attuale basso prezzo del gas naturale, circa 4,50 dollari per milione di unità termiche britanniche (BTU), ha reso impensabile la costruzione di una nuova centrale nucleare. Non abbiamo lo stimolo giusto ora, afferma Christopher M. Crane, presidente e direttore operativo di Exelon. Per rendere economicamente sostenibile una nuova centrale nucleare, dice, il prezzo del gas naturale dovrebbe quasi raddoppiare, fino a raggiungere gli 8 dollari per milione di BTU, e un sistema di cap-and-trade del governo dovrebbe imporre un prezzo alle emissioni di anidride carbonica pari a 25 dollari a tonnellata o più.

Il prezzo del carbonio da solo potrebbe immediatamente rendere il nucleare molto più attraente. Una tipica centrale elettrica che funziona a carbone polverizzato emette poco meno di due libbre di anidride carbonica per chilowattora, quindi una tassa sul carbonio o un prezzo di mercato di $ 10 per tonnellata di inquinamento da carbonio costerebbe a quell'impianto circa un centesimo per chilowattora, il che è tanto considerando che il kilowattora medio si vende a circa 10 centesimi. Un reattore da 1.100 megawatt che funziona il 90% delle ore in un anno otterrebbe un vantaggio di costo di circa $ 87 milioni all'anno per $ 10 di prezzo del carbonio, e alcuni analisti del settore prevedono prezzi di $ 60 o $ 80 a tonnellata, il che significa un vantaggio di costo di centinaia di milioni di dollari l'anno. Ma tutto questo è ancora solo teorico, afferma Apt. di Carnegie Mellon. Non abbiamo un disegno di legge sul clima e in questo momento c'è molta incertezza se mai lo avremo, sottolinea.

Tuttavia, alcuni osservatori ritengono che se vogliamo ottenere energia a basse emissioni di carbonio e sostituire i veicoli a benzina e diesel con auto elettriche, alla fine e inevitabilmente avremo bisogno dell'energia nucleare. L'industria nucleare è stata sicuramente colpita dal tracollo finanziario e dalla recessione mondiale, afferma Brian D. Wirth, professore di ingegneria nucleare computazionale all'Università del Tennessee. Ma prevede che la domanda di elettricità e il prezzo del gas naturale ritorneranno tra tre e cinque anni, creando una nuova apertura per il nucleare.

Inventare più piccolo

Poiché gran parte dell'alto costo e del rischio finanziario dell'energia nucleare è legato alla spesa per la costruzione di grandi impianti, una prescrizione ovvia è per reattori più piccoli e progetti modulari. Sebbene mostrerebbero costi più elevati per kilowatt di capacità, gli impianti più piccoli potrebbero rappresentare un rischio finanziario molto inferiore e molta più flessibilità per le utility che devono adattarsi alle mutevoli richieste di elettricità.

Alcuni progetti si stanno già muovendo verso la produzione. NuScale Power, un'azienda di Corvallis, in Oregon, ha sviluppato un piano per un'unità modulare che misura 60 piedi per 14 piedi e pesa 300 tonnellate, abbastanza piccola da essere spostata su rotaia o chiatta. Un'installazione può essere composta da un'unità o fino a 24 unità, ciascuna delle quali genera solo 45 megawatt. L'azienda afferma che in caso di incidente o arresto imprevisto, il calore viene portato via dalla circolazione naturale, quindi non sono necessarie pompe e valvole di emergenza e che, nel peggiore dei casi, nessuna singola unità potrebbe rilasciare abbastanza radiazioni da richiedere un piano per evacuare l'area circostante.

Pozzo di soldi: La costruzione di Vogtle 3 e 4 costerà circa $ 12 miliardi a $ 14 miliardi. Le fasi iniziali del processo comportano lo scavo di buche per le fondamenta e il loro riempimento secondo precise specifiche misurate dal GPS.

Babcock & Wilcox, una gigantesca società di costruzioni e ingegneria con sede a Charlotte, nella Carolina del Nord, ha un altro design modulare, per un reattore da 125 megawatt. Sarebbe stato costruito in una fabbrica e spedito in un silo sotterraneo, riducendo il rischio di un attacco terroristico di successo. Il reattore funzionerebbe per quattro anni senza richiedere rifornimento, che è circa il doppio del ciclo più lungo che è ora comune.

Questi piani rappresentano qualcosa che l'industria non vedeva da decenni: ingegneri del settore privato che pensano di poter fare soldi essendo imprenditoriali con nuovi progetti di reattori. Per F. Peterson, professore di ingegneria nucleare presso l'Università della California, Berkeley, afferma di nutrire grandi speranze per i reattori più piccoli, in parte perché ognuno rappresenta meno rischi per gli investitori disposti a rischiare su qualcosa di nuovo. Le barriere e le difficoltà della prima mossa sono molto più piccole per il piccolo reattore modulare, dice.

Prospettive in decadimento

Nel sito di Vogtle, in una vasta gamma di rimorchi per uffici temporanei, David Jones sta supervisionando la costruzione dei nuovi reattori. Un veterano di 30 anni presso la Southern Company che in precedenza era stato vicepresidente dell'ingegneria per i suoi sei reattori esistenti, Jones ha iniziato la sua carriera nell'industria nucleare a metà degli anni '70, usando un metro a nastro per assicurarsi che le barre di rinforzo in acciaio in l'edificio ausiliario principale presso lo stabilimento Bellefonte 1 della Tennessee Valley Authority aveva lo spessore e la distanza corretti. Il suo sogno era aiutare la TVA a costruire centrali nucleari su e giù per il fiume Tennessee. Ma la costruzione di Bellefonte è stata interrotta alla fine degli anni '80. La TVA aveva sottostimato i suoi costi e sopravvalutato sia la domanda di elettricità che la sua capacità di gestire progetti nucleari.

In questi giorni, Jones è abbastanza consapevole che la sfilata di progetti nucleari pianificati dietro di lui è scomparsa. Ma, dice, qualcuno deve essere il primo, e noi siamo i primi. Se la Southern Company può dimostrare che [il nucleare] è un'opzione praticabile finendo il lavoro nei tempi previsti e nel budget, sostiene, altri seguiranno.

Non tutti sono così sicuri. Richard Lester, presidente del dipartimento di scienza e ingegneria nucleare del MIT, afferma che non è sicuro se il successo nel sito della Georgia e in altri impianti nucleari pianificati sarebbe sufficiente per incoraggiare una rinascita nucleare in questo paese. Sottolinea che questi primi impianti avranno un ampio aiuto del governo che è improbabile che sia disponibile per gli aspiranti successori. La domanda è se si può vedere un percorso da quei primi costruiti in circostanze abbastanza eccezionali, probabilmente circostanze non sostenibili quando si tratta di sostegno del governo, dice. Se si prende la visione più ampia, ciò che conta davvero qui è se possiamo ottenere fino a 300 o 400 [piante]. Aggiunge, anche se si potessero costruire tre o quattro o cinque nuove centrali nucleari negli Stati Uniti, la domanda sarebbe sempre stata: beh, e allora? Questa domanda è ancora molto sul tavolo.

Severin Borenstein, condirettore dell'Energy Institute presso la Haas School of Business dell'Università della California, Berkeley, attribuisce lo stallo alla mancata approvazione di una legislazione per affrontare la minaccia del cambiamento climatico.

È difficile essere molto ottimisti a questo punto, dice Borenstein delle prospettive per l'industria nucleare. L'impulso originale dietro la rinascita nucleare era [che l'energia nucleare sarebbe stata] a basso costo ea basse emissioni di carbonio. Non si sta rivelando così a basso costo come sostenevano i sostenitori, e l'elettorato non si sta rivelando preoccupato così tanto delle basse emissioni di carbonio. L'idea che l'era del carbone sia finita non è vera.

Matthew L. Wald è un giornalista del New York Times . Si occupa spesso dell'industria nucleare.

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