Intervista al Prof. Jacopo Buongiorno

Abbiamo descritto in questo articolo il concetto di nuovo reattore sviluppato dal Prof. Jacopo Buongiorno presso MIT, negli USA.

Il Prof. BUONGIORNO ha concesso, in esclusiva a www.Radioprotezione.org, un'intervista che riportiamo qui di seguito.
Alcune delle domande sono state elaborate con la collaborazione degli Amici di UNICO-LAB, che salutiamo.

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JacopoProfessor Buongiorno, l'idea di un reattore nucleare galleggiante che il suo team sta sviluppando ha suscitato un certo clamore ed interesse nel mondo intero. Che cosa significa questo interesse, secondo Lei? l'opinione pubblica ha ancora bisogno di essere persuasa che esiste una tecnologia nucleare più sicura di quella attualmente esistente?

Credo di si'. L'esperienza di Fukushima ha mostrato che anche in presenza di incidenti severi e' necessario garantire che l'evacuazione prolungata della popolazione locale non avvenga, a prescindere dai livelli di dose, che comunque a Fukushima sappiamo essere bassi.

Quali sono le principali differenze fra il vostro progetto di reattore e quello russo?

Due differenze: primo, il nostro e' un reattore offshore, galleggiante in acqua abbastanza profonda (almeno 100 m), che elimina il pericolo associato agli tsunami; secondo, il nostro impianto e' una piattaforma del tipo spar, con il reattore sotto il livello dell'acqua (per mantenere raffreddamento passivo illimitato anche in caso di incidente) e un centro di massa molto basso, che aumenta la stabilita' idrodinamica della struttura. L'impianto russo e' di tipo chiatta ed attraccato alla costa.

Il vostro progetto di reattore sembrerebbe essere ispirato soprattutto dagli eventi a Fukushima: la protezione dagli tsunami (un evento naturale non così frequente!), il raffreddamento continuo del nocciolo anche in caso di perdita di termovettore, la riduzione dell'impatto radiologico sull'ambiente e la popolazione: non si tratta di un effetto "Fukushima al contrario", in cui i progettisti vogliono mostrare la capacità di affrontare solo i problemi specifici di Fukushima, senza però potere contemporaneamente affrontare tutta la varietà di altri eventi incidentali che non sono ancora avvenuti?

E non dimentichiamo la protezione dai terremoti, molto piu' frequenti degli tsunami. Da un punto di vista di tutti gli altri incidenti postulati il reattore ha un livello di sicurezza pari o superiore agli impianti di tipo AP1000, quindi elevatissimo. Ma un altro grande vantaggio del nostro design e' di tipo economico, cioe' la possibilita' di costruire l'impianto a basso costo ed in breve tempo in un cantiere navale. Il nucleare deve assolutamente diventare piu' economico per poter competere sul mercato globale con altre fonti energetiche, in particolare il gas naturale.

Questo progetto potrebbe dare il via a una filiera di centrali nucleari, assemblate in ambienti specializzati e successivamente trainate sino al loro "sito" di utilizzo, una tecnologia quindi possibile anche per quei Paesi la cui infrastruttura è oggi inadeguata per la costruzione di una ordinaria centrale nucleare terrestre?

Si' ed e' uno dei punti forti del progetto. Un possibile modello e' "build, own and operate", in cui il costruttore dell'impianto e' anche co-proprietario ed operatore dell'impianto e vende elettricita' ad un cliente sulla base di un power purchase agreement (PPA); il cliente potrebbe essere, per esempio, uno Stato con minima infrastruttura nucleare o un consorzio di industrie energivore interessate esclusivamente al prodotto finale. I Russi useranno questo modello con la Turchia e, forse, con la Nigeria. Comunque e' chiaro che anche il piu' tradizionale modello con funzioni ben distinte tra construttore ed operatore e' possibile. Infine l'impianto galleggiante puo' essere spostato per servire clienti diversi durante la sua vita, una flessibilita' che rende molto meno necessaria la pianificazione sull'arco di 40-60 anni, sempre molto difficile.

Questo progetto configura la possibilità di un nuovo tipo di mercato "timone in mano", in cui un Operatore potrebbe avvicinare le coste di un Paese che desidera acquistare energia elettrica per un certo periodo di tempo, e alla fine del contratto portare il reattore in un'altra collocazione, in un altro Paese, e così via sino a fine vita?

Si', vedi risposta precedente.

Quali sono le specifiche debolezze delle centrali di generazione 3+ che il vostro progetto di reattore galleggiante risolverebbe?

Soprattutto le debolezze di carattere economico: alto costo capitale e lunghissimi tempi di costruzione dell'impianto. Il nostro design elimina completamente il calcestruzzo, una delle voci di spesa piu' elevate durante la costruzione di un impianto nucleare ed anche una delle cause maggiori di ritardi nella costruzione di impianti terrestri. Inoltre la costruzione in cantiere rende tutto piu' veloce e riproducibile: per dare un'idea, i cantieri di Newport News in Virgina possono construire una portaerei, molto piu' grande, complessa e pesante del nostro impianto e dotata di due reattori nucleari a bordo, in 36 mesi netti. Il record mondiale per la costruzione di un reattore nucleare di potenza e' di oltre 48 mesi, ed e' una rarita'. Di solito ci si mette 5-7 anni, qualche volta 10 (vedi Olkiluoto 3).

Uno degli eventi incidentali più devastanti per le navi e gli altri oggetti galleggianti, a dispetto della grande disponibilità di acqua del mare "sottostante", sono gli incendi: avete provveduto a trattare questo problema e in che modo?

Molti incendi che avvengono sulle piattaforme petrolifere sono esacerbati dalla presenza di grandi quantita' di idrocarburi a bordo, un problema che l'impianto nucleare ovviamente non ha. Comunque stiamo progettando la piattaforma con l'aiuto di consulenti della Marina Militare Americana per dotarla di sistemi anti-incendio ed anti-affondamento di grande efficacia. Per esempio, la piattaforma e' divisa in vari settori a tenuta stagna con sistemi anti-incendio indipendenti.

Parliamo di mancanza di corrente alla centrale, uno dei nodi degli incidenti alle centrali nucleari e uno dei fattori principali per l'incidente di Fukushima: avete pensato all'approvvigionamento elettrico alla centrale dalla costa, oppure alla produzione locale con i diesel di emergenza? in quale quantità?

Tutti i sistemi di sicurezza nell'impianto sono passivi e non necessitano di corrente alternata. C'e' un generatore diesel, ma non e' safety-grade.

La necessità di collegare il reattore a terra, sia con linee elettriche in ingresso alla centrale, sia con linee in uscita, presuppone l'utilizzo di cavi molto lunghi, da disporre fra la costa e l'impianto: ricordando che una centrale nucleare è un impianto elettrico con un rendimento già assai limitato, quale sarebbe l'impatto sul rendimento elettrico della centrale di queste linee elettriche aggiuntive?

Le perdite nel cavo sottomarino sono molto basse perche' siamo a pochi km dalla costa. L'allacciattura alla rete e' realizzata sulla costa.

Il progetto di mantenere il reattore permanentemente immerso in acqua potrebbe consentire una riduzione dello schermo biologico massiccio intorno al nocciolo? quali sono i ratei di dose che avete calcolato alla superficie esterna dello schermo biologico?

Ne' il vessel ne' il contenitore sono in contatto con l'acqua marina. Non abbiamo intenzione di alterare lo schermo biologico rispetto agli impianti terrestri.

Parliamo del raffreddamento: perché gli attuali reattori non sono pienamente sicuri dal punto di vista dell'incidente con perdita di fluido termovettore(LOCA)? sotto che aspetto il vostro progetto si avvicina all'AP1000 o lo supera?

Il sistema di raffreddamento del contenitore nell'AP1000 in caso di incidenti di tipo LOCA e' passivo, ma necessita di aggiunta di acqua dall'esterno dopo 72 ore. Nel nostro impianto non c'e' bisogno di alcun intervento.

A che distanza dalla costa prevedete di collocare il reattore?

7-20 km.

Parliamo dell'impatto radiologico: l'idea di collocare il reattore a una certa distanza dalla costa ridurrebbe l'impatto radiologico sulla popolazione?

Naturalmente stiamo parlando di incidenti, perche' durante le normali operazioni l'impatto sulla popolazione e' nullo, come per tutti gli impianti nucleari. Comunque si', nel caso di incidenti severi, l'impatto e' ridotto per via della distanza dalla costa.

Quale potrebbe essere l'impatto radiologico del reattore in ordinarie condizioni di funzionamento sugli organismi acquatici, non solo in termini di rilasci continui di radioattività negli scarichi liquidi, ma anche di irraggiamento diretto nell'acqua marina?

Praticamente nessuno: lo schermo biologico blocca l'irraggiamento diretto e non ci sono scarichi radioattivi significativi in mare.

Il personale che non opera la centrale sarebbe sistematicamente ricondotto a terra alla fine dei turni oppure sono previsti sulla piattaforma degli appositi alloggi per il personale in turno e a riposo?

Il modello a cui pensiamo e' quello delle piattaforme petrolifere offshore: turni di lavoro di 14-28 giorni con alloggi a bordo.

Come avverrebbe il ricambio del combustibile nel vostro reattore? e, riguardo al combustibile irraggiato, Lei non ritiene che il trasporto del combustibile irradiato a terra (ammettendo che ciò sia una scenario proprio di questo tipo di reattore) potrebbe rappresentare una fase molto delicata e pericolosa, sia dal punto di vista della safety che della security di questo tipo di reattore?

Il ricambio del combustibile avviene come negli impianti terrestri: con una piscina di stoccaggio a bordo che puo' contenere tutto il combustibile consumato dall'impianto in 40 anni. Il trasporto a terra avviene insieme all'impianto, a fine vita.

Quale potrebbe essere la durata di vita di questo tipologia di reattore considerata l'aggressività chimica dell'ambiente marino sulle strutture di supporto e di protezione?

Le piattaforme petrolifere moderne sono progettate per una durata di 30-40 anni, con possibilita' di estendere dopo manutenzione in cantiere. Il nostro impianto segue la stessa filosofia.

Parliamo degli tsunami, un evento naturale di una certa frequenza in alcune specifiche aree del mondo, che è assurto al ruolo di incidente di riferimento per gli incidenti "oltre progetto": Lei non ritiene che questa scelta di sviluppare un reattore il cui maggiore vantaggio (se non il principale, certamente quello che rassicura di più l'opinione pubblica) è la protezione dagli tsunami sia eccessivamente penalizzato dalla scelta di un evento troppo raro?

No, per i motivi spiegati di sopra. I vantaggi in termini di sicurezza vanno aldila' degli tsunami e dei terremoti, e grandi sforzi sono concentrati sulla riduzione dei costi.

Parliamo della protezione fisica da atti malevoli: come avete pensato di proteggere il reattore (un oggetto galleggiante) da possibili attacchi malevoli?

Questo e' uno degli aspetti cruciali di fattibilita'. Per quel riguarda attacchi di superficie e sottomarini con imbarcazioni di piccole dimensioni, pensiamo ad una serie di barriere, tipo reti pesanti e barriere galleggianti. Il vero pericolo e' la collisione (intenzionale) con una nave di grandi dimensioni (una LNG tanker) che non puo' essere fermata da queste barriere. In quello scenario la piattaforma sosterrebbe danni notevoli naturalmente, ma stiamo progettando la struttura reattore in modo che le funzioni base di sicurezza (shutdown and decay heat removal) siano mantenute anche in quelle condizioni.

In caso di incidente grave, con perforazione del nocciolo e rilascio di combustibile verso il mare, il corium sarebbe privo di ogni protezione, e si depositerebbe sul fondo marino: avete valutato questa eventualità e stimato l'effetto di questo evento? quale sarebbe l'esito di una vasta contaminazione del fondo marino con transuranici, in un ambiente chimicamente aggressivo come quello del mare?

Assolutamente no. Abbiamo adottato il design dell'AP1000 in cui anche nel caso di incidenti severi il corium rimane nel vessel. Tra l'altro l'acqua marina rimane aldifuori sia del vessel che del contenitore, quindi non c'e' alcun contatto con l'oceano. La pressione nel contenitore rimane entro i parametri di progetto. Se ci fosse la necessita' di depressurizzare il contenitore, ci sarebbe un rilascio controllato di cesio e iodio, ma non di combustibile fuso. Il rilascio in acqua, a grande distanza dalla costa, garantisce che le conseguenze di un incidente severo per la popolazione locale sarebbero davvero minime; in particolare non prevediamo la necessita' di alcuna evacuazione.

Parliamo del decommissioning. L'idea di poter trasferire il reattore in un apposito sito di lavorazione dove avvenga il progressivo smontaggio della struttura e la disattivazione dei componenti del reattore stesso è molto interessante, poiché consentirebbe di standardizzare e centralizzare questo tipo di attività in un singolo sito con attrezature specializzate: potrebbe spiegare quali sarebbero i principali vantaggi di un unico sito di smantellamento dei reattori di questa filiera? avete già iniziato a progettare il Sito di smantellamento?

Non abbiamo speso troppo tempo sul decommissioning. Il modello e' quello della Marina Militare Americana che smantella sottomarini e portaerei a propulsione nucleare in siti centralizzati, per esempio a Portsmouth in New Hampshire.

Questo progetto è sviluppato principalmente presso il Massachussetts Institute of Technology (MIT): quali sono le relazioni fra MIT e i potenziali partner commerciali che potrebbero finanziare la realizzazione del reattore galleggiante? qual è il tempo necessario per trasformare un progetto di questo tipo in una realtà commerciale?

Collaboriamo con la Chicago Bridge & Iron (CB&I) che sta costruendo gli AP1000 negli USA ed in Cina ed ha anche una divisione che costruisce piattaforme petrolifere. Inoltre siamo stati contattati da vari cantieri navali ed aziende che progettano strutture offshore. Con il consorzio giusto pensiamo si possa arrivare ad un prototipo entro 10 anni, con un costo totale di 2-3 miliardi di dollari. La fase iniziale di progettazione puo' esaurirsi nel giro di 2-3 anni.

Avete esplorato l'interesse della IAEA in questa nuova tecnologia, soprattutto per le possibili applicazioni nei Paesi in via sviluppo?

Non ancora. Ma in aggiunta alla IAEA e probabilmente prima di essa, contatteremo i grandi fondi internazionali di investimento per vedere se c'e' una disponibilita' di capitale su vasta scala per un progetto del genere.