Nucleare sì, nucleare no

In una società democratica le scelte tecnologiche che hanno un forte impatto devono essere oggetto di esame da parte del pubblico e della politica. Gli scienziati ed ingegneri dovrebbero idealmente contribuire a questo dibattito nella massima trasparenza e con fatti inoppugnabili.
I temi che monopolizzano il dibattito scienza/società (ad esempio organismi geneticamente modificati, energia nucleare, effetto serra, cellule staminali) sono però troppo ideologizzati ed innervati nelle nostre coscienze per permettere una discussione distaccata: liberano le forze primigenie ed irrazionali della paura, del mito e delle religioni.

Cercare nella comunità scientifica un’ancora di salvezza sarebbe ingenuo. Chi lavora oggi in seno ad enti di ricerca pubblici o privati, università o politecnici, combatte una battaglia infernale per accedere ai fondi per finanziare il proprio lavoro e quello dei colleghi/collaboratori. Ahimè, non esiste quasi più lo scienziato disinteressato !

Il massimo dell’arbitrio si raggiunge quando si tenta una valutazione economica dell’energia nucleare. Basta riflettere sulla natura eccezionale di questi investimenti (non si tratta di beni e servizi disponibili abitualmente sul mercato), sulle interazioni con gli interessi militari (il ciclo del combustibile e la natura strategica delle informazioni sulle riserve di uranio) e infine sulla durata temporale del progetto che implica la valutazione di costi (decommissioning, smaltimento) spostati nel futuro di 50 anni !

Elevandoci al di sopra della selva delle questioni contingenti proviamo a far chiarezza spostando inizialmente il discorso sui massimi sistemi, per poi tornare con i piedi per terra nelle conclusioni.

Livelli energetici

Se non ci possono aiutare né gli ingegneri né gli economisti, possiamo cercare chiarezza nella scienza fisica. Essa classifica le forze fisiche in meccaniche, elettriche, chimiche e nucleari. Ad esempio se facciamo cadere a terra un cubetto di grafite, questo sviluppa dell”energia meccanica (es. 2 J = Joule). Se lo sfreghiamo con un panno si può caricare elettrostaticamente fino a che gli elettroni che abbiamo accumulato si scaricano con una scintilla, liberando forse 1 mJ = millesimo di Joule. La cosa si fa molto più interessante se andiamo a scomodare gli elettroni che orbitano attorno ai nuclei, liberando l’energia chimica contenuta nel nostro cubetto: nella combustione si liberano circa 7 MJ = milioni di Joule. Infine se lo gettiamo in un reattore di fusione nucleare già acceso (ad esempio il sole), per calcolare l’energia massima che si può sviluppare entra in gioco la meravigliosa formula E = m · c², che sarebbe interessante per una volta scrivere esplicitando il valore numerico della costante c (velocità della luce):

energia [in Joule] = massa [in kg] · 90000000000000000

dunque per il nostro cubetto arriveremmo a 18 PJ = peta Joule = 18 milioni di miliardi di Joule.

Materia ed energia

Un altro modo di interpretare l’equazione E = m · c² è che la materia è molto, molto, molto più importante dell’energia. Filosoficamente (ed anche nella realtà magari tra qualche secolo, quando la terra sarà popolata da 100 miliardi di individui) è più importante risolvere con una opportuna gestione dei processi produttivi e dei rifuti il problema dei flussi materiali su scala planetaria, che non il problema energetico.

In nessun modo le interazioni nucleari ci possono interessare direttamente, anzi è meglio starne alla larga.. tuttavia la disponibilità di energia illimitata apre scenari potenzialmente rivoluzionari nella gestione dei flussi materiali necessari a sostenere confortevolmente la vita sulla terra.

Con sufficiente energia a buon mercato è possibile effettuare trasformazioni sulla materia oggi economicamente non sostenibili, ad esempio un ciclo chiuso sintetico del carbonio, o processi chimici produttivi a emissioni zero, o ancora il riciclo totale dei metalli dai rifiuti.

Trarre l’energia dalle reazioni chimiche (dalle combustioni o dalla fotosintesi e poi dalla combustione nel caso delle biomasse) significa muoversi al livello energetico sbagliato.

A noi interessa il livello energetico chimico

Siamo fatti di materia, e l’energia ci serve per dare movimento ed un ordine a questa materia. Benché oggi l’aggettivo “chimico” desti assonanze connotate negativamente (armi chimiche, incidente chimico…), la nostra esistenza ed il nostro benessere dipendono da trasformazioni della materia che si svolgono sul livello energetico chimico: la fotosintesi, le combustioni, la biochimica all’interno del nostro corpo.

Ad esempio la fotosintesi per permettere la crescita di una pianta aromatica, la combustione per accendere il barbecue, la biochimica per digerire un buon pasto e per meditare fumando la pipa.

Tornando con i piedi per terra

Le leggi della fisica sottostanno ma sono molto lontane dai meccanismi (sociali, politici, economici) che controllano il funzionamento del mondo complesso in cui viviamo. Se in potenza l’energia nucleare è la panacea che risolve tutti i problemi, come farla diventare realtà ?

L’unico reattore nucleare affidabile e pulito (solo perché lontano) di cui disponiamo al momento è il sole; la sua energia ci giunge però diluita nello spazio ed in modo discontinuo. I mezzi tecnici per trasformare la sua energia in una forma utilizzabile (cioè elettrica) e per renderla disponibile quando serve sono in rapida evoluzione e la tecnologia (solare fotovoltaico, sistemi di accumulo) potrebbe assestarsi nel giro di qualche decennio.

L’alternativa di far avvenire reazioni nucleari sul nostro pianeta permetterebbe di avere sorgenti energetiche più concentrate nello spazio (e quindi con minore utilizzo del suolo) e più versatili. Quello che ha da offrire il mercato (fissione nucleare) è tecnologia vecchia di quarant’anni e non più sviluppata per mancanza di stimoli (la maggior parte degli investimenti in questo settore sono stati fermati 20 anni fa circa). Per produrre energia nucleare la tecnologia di nuova generazione, che dovrebbe essere basata sulla fusione nucleare, non c’è ad oggi; nessun impresa privata potrebbe voler seriamente investire in una ricerca che darà forse i suoi frutti in mezzo secolo dal momento che i brevetti scadono in 25 anni. L’iniziativa, finanziata da alcuni stati, del reattore sperimentale di fusione nucleare ITER porta all’estremo il concetto della concentrazione nello spazio, con una potenza di 3 GW per un impianto pilota; l’impianto su scala industriale dovrà dunque avere una taglia sufficiente a sopperire da solo al fabbisogno di un intero paese ..

Conclusioni

In base alle leggi della fisica, l’energia nucleare è l’unica salvezza a lungo termine dell’umanità; demonizzare in toto l’energia nucleare è un atteggiamento irrazionale. Tuttavia la tecnologia disponibile al momento è primitiva e “sporca”. La ricerca sembra concentrarsi sugli impianti di scala colossale, che pongono dei problemi di dipendenza, di sicurezza e di controllo anche militare inquietanti.

La sfida che aspetta la società civile per affrontare in modo partecipato e democratico queste scelte è solo all’inizio e andrebbe colta con spirito veramente illuminato e non guidato da stimoli contingenti o dall’emergenza.

Le priorità nel breve termine sono:

1. Identificazione dei siti di stoccaggio definitivo per le scorie nucleari esistenti (un problema non solo italiano);

2. Moratoria dell’installazione di impianti a fissione nucleare di tecnologia obsoleta;

3. Modifica della legislazione brevettuale, consentendo delle durate prolungate ai brevetti legati a queste tecnologie;

4. Indirizzamento della ricerca e sviluppo della fusione nucleare verso un nucleare pulito e di taglia più piccola.