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ⓘ Reattore nucleare europeo ad acqua pressurizzata




Reattore nucleare europeo ad acqua pressurizzata
                                     

ⓘ Reattore nucleare europeo ad acqua pressurizzata

Il reattore nucleare europeo ad acqua pressurizzata, meglio noto con la sigla EPR è un reattore nucleare ad acqua in pressione di generazione III+. Con il suo impianto di conversione, è progettato per fornire alla rete elettrica una potenza nominale di circa 1600 MW.

Negli impianti ad acqua in pressione, la refrigerazione del nocciolo e la moderazione dei neutroni vengono ottenuti grazie alla presenza nel nocciolo di acqua naturale detta anche leggera per distinguerla dallacqua pesante in fase totalmente liquida.

                                     

1. Introduzione e storia

È stato progettato e sviluppato principalmente dalla società francese Areva NP ex Framatome ed è al momento prodotto dalla alleanza fra questultima e Siemens. È stato pensato per il mercato europeo, in particolare quello francese dominato dal gruppo EDF, ma è prevista la sua esportazione sia sul mercato cinese, dove sono in costruzione 2 reattori per il sito Taishan 1 nella provincia del Guangdong, che sul mercato USA nella versione US-EPR, sottoposta alla certificazione del progetto da parte dellente di controllo NRC alla fine del 2007 e ad oggi aprile 2010 non ancora autorizzata.

                                     

1.1. Introduzione e storia Prospettive per EPR in Italia

LEPR potrebbe essere uno dei reattori scelti dallItalia per un eventuale ritorno al nucleare. Sono state valutate le evoluzioni del PWR di matrice americana lAP1000 della Westinghouse e francese lEPR della EDF. Nel 2008 lEnel ha avviato una collaborazione di lungo periodo con la EDF con lo scopo di partecipare con quote di minoranza in tutte le 5 centrali EPR di prevista costruzione su suolo francese, permettendo ad EDF una partecipazione di minoranza in 4 centrali da costruirsi in Italia.

Il 24 febbraio 2009 un memorandum of understanding firmato tra Enel ed EDF previde la costruzione di 4 centrali nucleari EPR in Italia, operative tra il 2020 e il 2023, per un totale di 6 600 MW. LEnel ha finora acquistato una partecipazione del 12.5% negli impianti EPR di Flamanville 3 e Penly 24 febbraio 2009. Gli accordi ricadono nel quadro più ampio di una collaborazione di lungo periodo tra Francia e Italia che coinvolga tutta la filiera del nucleare, dalla ricerca alla costruzione Protocollo di Intesa italo francese per la cooperazione energetica.

Con il referendum abrogativo del 12-13 giugno 2011, il 94.05% dei votanti si è espresso contro il ritorno al nucleare terzo quesito - abrogazione delle nuove norme che consentono la produzione nel territorio nazionale di energia elettrica nucleare. Il risultato è dovuto anche alla reazione emotiva a seguito dellincidente nucleare di Fukushima e al tentativo della fazione opposta di non far raggiungere il quorum. Sono stati quindi annullati sia gli accordi intergovernativi Italia-Francia sul ritorno dellItalia nel nucleare civile, sia la partnership industriale Enel-EDF.

                                     

2. Scopi del progetto

I principali scopi del progetto dellEPR sono aumentare la sicurezza e, allo stesso tempo, fornire una migliore competitività economica tramite miglioramenti graduali ai precedenti ed ampiamente collaudati PWR, spinti fino alla taglia di potenza di 1 600 MW. Il reattore EPR può utilizzare come combustibili: ossido di uranio arricchito fino al 4.9% in entrata ~3.5% medio considerando gli altri cicli parzialmente bruciati, oppure MOX miscela di ossidi di uranio e plutonio fino al 100% del nocciolo.

                                     

3. Caratteristiche del progetto

Il progetto del reattore nucleare EPR prevede molteplici sistemi di protezione sia attivi che passivi contro vari tipi di incidente:

  • un contenimento metallico attorno al reattore, a tenuta per le eventuali fuoriuscite di materiale radioattivo in caso di incidente con rottura del circuito primario;
  • un contenitore core catcher ed unarea di raffreddamento passivo del materiale fuso, nellimprobabile evento che il nocciolo di combustibile nucleare radioattivo fuso possa fuoriuscire dal recipiente in pressione vedere edificio di contenimento;
  • quattro sistemi indipendenti di refrigerazione demergenza, ognuno capace da solo di refrigerare il nocciolo del reattore dopo il suo spegnimento;
  • doppia parete esterna in calcestruzzo armato, con uno spessore totale di 2.6 metri, progettata per resistere allimpatto diretto di un grosso aereo di linea ma a tal proposito sono stati sollevati dubbi sul reale effetto che avrebbe un impatto simile

Gran parte di questi sistemi sono per la verità già presenti anche in reattori più vecchi: ad esempio la doppia parete di calcestruzzo è già presente nei reattori francesi di classe N4 anni 80, una tipologia di core catcher, interno e non esterno alla tanca primaria e senza la presenza della zona di dispersione del fuso e di refrigerazione passiva, è presente ad esempio nel reattore Superphenix anni 70, mentre il contenimento metallico è ad esempio presente nei reattori BWR6 della General Electric anni 80.



                                     

3.1. Caratteristiche del progetto Difetti nel progetto dei componenti di controllo e sicurezza

Il 2 novembre 2009 le Autorità di Sicurezza Nucleare francese ASN, inglese HSE/ND e finlandese STUK hanno riscontrato congiuntamente difetti di progettazione nei sistemi di controllo. È infatti stato rilevato che i sistemi di controllo e di emergenza del reattore non rispettano il principio di indipendenza cioè non sono sufficientemente indipendenti luno allaltro. Poiché i sistemi demergenza hanno lo scopo di garantire la sicurezza nel caso in cui i sistemi di controllo falliscano o abbiano dei guasti, è evidente che il problema è piuttosto grave e necessita -a detta delle tre Autorità- di risposte tecniche da parte dei gestori e dei progettisti al fine di attenuare la perdita dei sistemi di sicurezza" queste la parole esatte usate nel comunicato in caso di malfunzionamenti ai sistemi di controllo del reattore.

                                     

3.2. Caratteristiche del progetto Rischio di esplosioni di vapore ed espulsione delle barre di controllo

LÉlectricité de France, nel "Rapporto preliminare di sicurezza" relativo al costruendo reattore di Flamanville 3, ha rilevato gravi rischi in merito a repentine escursioni di potenza con il rischio di crisi di ebollizione, esplosioni di vapore in grado di danneggiare seriamente il reattore le barriere di contenimento ed altresì il rischio di espulsione violenta delle barre di controllo. Considerato che le barre di controllo hanno la funzione di regolare la potenza del reattore e/o spegnerlo in caso di necessità, la gravità del problema è palese. Poiché si ravvisavano "superamenti significativi dei criteri ", sono stati proposti da Areva degli interventi correttivi alle barre di controllo per mitigare ma non rimuovere il rischio di questa tipologia di incidente, ma tuttavia persistono margini molto ristretti per lesercizio in sicurezza dellimpianto in quanto il problema è intrinseco al design del reattore EPR e dei precedenti N4 ed alla modalità di esercizio prevista; inoltre le modifiche apportate rendono più problematica la gestione di altre tipologie di incidente.

È stata fatta una controvalutazione sullargomento ad opera di Dominique Vignon ex presidente di Areva e da Hervé Nifenecker, che hanno firmato congiuntamente un documento in merito.



                                     

4. Scorie maggiormente pericolose

Come ogni centrale nucleare, anche gli EPR producono scorie radioattive estremamente pericolose e alle quali a tuttoggi non si sa esattamente che destinazione dare. In questo ambito, infatti, i cosiddetti "reattori di terza generazione" non apportano alcun sostanziale beneficio. Al contrario, il maggior "bruciamento" del combustibile in questi reattori impatta negativamente sulla produzione di radionuclidi nelle scorie e sulla emissione di calore residuo, rendendo significativamente più problematica la loro gestione. In breve, si ha un peggioramento per quanto riguarda la produzione di rifiuti radioattivi per unità di combustibile iniziale, problema però compensato almeno in parte dalla minore quantità di combustibile necessario, proprio grazie al migliore sfruttamento. Il maggior tasso di bruciamento va anche visto come metodo per il prolungamento del tempo intercorso fra uno spegnimento e laltro per la sostituzione del combustibile.

                                     

4.1. Scorie maggiormente pericolose Rilascio iodio per evento sismico o contenitori difettosi

Sono stati studiati i rilasci per il fallimento dei contenitori a causa di difetti di produzione o per evento sismico. La parte immediatamente rilasciata di I-129 è una parte importante della dose di risultante per lutilizzo di un contenitore difettoso per lo smaltimento finale. Tale quota tende ad aumentare con laumento del burnup. Modellizzando i rilasci da parte dei vari carburanti, allaumentare del burnup la quota di iodio immediatamente rilasciata aumenta significativamente, triplicandosi nei BWR se si passa da 41 a 48 MWd/kgU, mentre a 7 volte per i PWR se si passa da 41 a 75 MWd/kgU. I risultati avuti dalle modellizzazioni sono stati poi comparati con le prove sperimentali, questi modelli sono risultati sovrastimare le quantità di isotopi rilasciati. Laumento della quantità di iodio liberato non sarebbe comunque portata a superare la dose limite, nel caso di contenitori con un difetto di lavorazione.

                                     

5.1. Reattori in costruzione Taishan Guangdong, Cina

La cerimonia di inizio lavori sul sito di Taishan si è tenuta il 26 agosto 2008 alla presenza del Governatore della provincia di Guangdong e di alcuni rappresentanti dellAreva. I due reattori in questa centrale cinese presumibilmente saranno i primi EPR in costruzione fuori Europa. La costruzione del primo reattore è iniziata nel mese di ottobre 2009, quella del secondo nellaprile 2010.

                                     

5.2. Reattori in costruzione Olkiluoto 3 Finlandia

Il terzo reattore alla Centrale nucleare di Olkiluoto, che inizialmente aveva entrata in servizio prevista per il 2009, è il primo reattore EPR ad essere costruito nel mondo. La costruzione è uno sforzo congiunto della francese Areva e della tedesca Siemens AG attraverso la loro sussidiaria comune Areva NP. Il costo previsto allatto del contratto per limpianto era di circa 3.2 miliardi di euro senza contare le altre strutture logistiche, ma nel corso degli anni questo importo è cresciuto a più riprese fino allultima stima di agosto 2009 da parte di Areva, secondo cui il costo finale dellimpianto dovrebbe ammontare a 5.3 miliardi di Euro.

In riferimento a problemi di controllo qualità del calcestruzzo utilizzato durante la costruzione delle fondamenta della centrale, nel 2006 sono stati annunciati ritardi di circa 1 anno per lultimazione della centrale stessa. I ritardi sono stati causati in parte dalla mancanza di supervisione del lavoro dei subappaltatori addetti alla costruzione. Difficoltà e ritardi secondo Areva derivano in particolare nellessere limpianto il primo del suo genere mai costruito e dalle modalità specifiche del processo autorizzativo finlandese che prevede sia lapprovazione della documentazione tecnica da parte del cliente sia lapprovazione dei progetti dettagliati di impianto da parte dellautorità di sicurezza finlandese durante lo svolgimento dei lavori.

È seguita una fase di rallentamento: nel 2009 Siemens aveva annunciato di voler abbandonare il progetto; nel settembre 2014, i costruttori Areva e Siemens avevano annunciato che limpianto non avrebbe potuto essere avviato prima del tardo 2018. Evidenziavano le difficoltà nellapprovazione del progetto da parte del committente TVO, che aveva ribattuto evidenziando e tempistiche di progettazione eccessivamente lunghe da arte dei costruttori.



                                     

5.3. Reattori in costruzione Flamanville 3 Francia

La prima colata di calcestruzzo per il terzo edificio reattore alla Centrale nucleare di Flamanville è del 6 dicembre 2007. Questa sarà la terza unità nella centrale di Flamanville ed il secondo impianto EPR mai costruito. La potenza elettrica fornita sarà di circa 1600 MWe e si stima un costo di 3.3 miliardi di euro. Tuttavia nel dicembre 2008, dopo solo un anno dallinizio del cantiere, è stato annunciato un aumento dei costi di circa il 21%, fino a quasi 4 miliardi di €.

Nel seguito è riportata brevemente la storia della progettazione dellimpianto:

  • Il piano prevede che lentrata in funzione del terzo reattore di Flamanville avvenga nel 2012.
  • Il 4 maggio del 2006 la giunta direttiva della EDF decise di continuare con la costruzione.
  • Nellestate del 2006 lunità venne sottoposta ad una serie di inchieste pubbliche, con indagini da parte di terze parti e pubblicazione dei dati e costi costruttivi sui mezzi di comunicazione, e successivo sondaggio che fornì una "opinione favorevole" sul progetto.
  • Dal 9 ottobre del 2005 fino al 18 febbraio del 2006, il progetto venne sottoposto al dibattito pubblico nazionale previsto dalla normativa francese.
  • Nellestate del 2006 cominciano i lavori di preparazione sul sito.
  • Nel dicembre 2007 comincia la costruzione dellunità propriamente detta. Si prevede che la costruzione abbia una durata di 54 mesi.

Inizialmente, la proprietà dellimpianto di Flamanville 3 era al 12.5% dellEnel, così come le successive 5 unità EPR che verranno realizzate in Francia, secondo quanto previsto dallaccordo del 2008 fra Enel ed EDF. Tuttavia nel dicembre 2012 Enel esce dal progetto chiedendo il rimborso delle spese anticipate.

Le ultime informazioni sullimpianto portano i costi a 10.5 miliardi di euro poco più di tre volte il costo iniziale stimato e lavvio è stato posticipato a fine 2018.

                                     

6.1. Reattori pianificati e proposti India

Sono pianificati 2 reattori ed altri 4 proposti presso il sito di Jaitapur; linizio della costruzione dei primi 2 è prevista per il 2012 mentre la seconda coppia di reattori è prevista per il 2016; per la terza coppia non è prevista ancora una data di inizio lavori.

                                     

6.2. Reattori pianificati e proposti Regno Unito

La controllata inglese di EDF, British Energy, ad agosto 2010 proporrà linstallazione di due reattori presso lesistente centrale di Hinkley Point. Con una presentazione del progetto in agosto, EDF ipotizza di poter iniziare a preparare il terreno dalla fine del 2010 usando un permesso locale e spera di ottenere lapprovazione del piano dinsediamento per la prima metà del 2011. A valle dellapprovazione, EDF conta di iniziare la realizzazione del primo reattore a partire dal 2012 perché sia pronto per la produzione dal 2017. Il secondo reattore è ipotizzato per la produzione dopo 18 mesi dal primo. Allinizio del 2011 EDF proporrà la realizzazione di unaltra unità EPR a Sizewell, a cui potrebbe seguire un secondo reattore

                                     

7. Reattori annullati

Stati Uniti dAmerica

La compagnia statunitense AmerenUE nel 2007 si era detta intenzionata a realizzare un reattore EPR in Missouri nel sito di Callaway ed aveva sottoposto una richiesta preliminare alle autorità nel 2008. Tuttavia a metà 2009 ha rinunciato alla realizzazione per ragioni economiche e regolamentari: attualmente infatti il progetto EPR non è stata ancora certificato dallAgenzia per la sicurezza nucleare statunitense NRC e lincertezza dellesito preclude ovviamente di pianificare la costruzione di questo tipo di reattori negli USA. La AmerenUE ha dichiarato che finanziariamente il progetto non è realizzabile: le normative del Missouri vietano infatti alle compagnie elettriche di alzare preventivamente le bollette per reperire il capitale necessario allinvestimento e pertanto la spesa di circa 6 miliardi di dollari non è sostenibile.

                                     
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  • del Nord. Il 6 aprile 1993 ricevette il nome di Smolensk, come l omonima città della Russia europea EN, RU Le navi russe operative, su warfare.ru.

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