Le Centrali Elettronucleari nel Mondo
	Alessandro Lattanzio, Novembre 2007
	Il presente testo è stato pubblicato (parzialmente) nel numero di Novembre del mensile catanese Lapilli

CENTRALI ELETTRONUCLEARI NEL MONDO Include solo reattori operativi al 2006
Paese	Reattori Operativi
ARGENTINA	2
ARMENIA	1
BELGIO	7
BRASILE	2
BULGARIA	2
CANADA	18
CECHIA	6
CINA POPOLARE	9
COREA DEL SUD	20
FEDERAZIONE RUSSA	31
FINLANDIA	4
FRANCIA	59
GERMANIA	17
GIAPPONE	55
INDIA	16
KAZAKHSTAN	1
LITUANIA	1
MESSICO	2
OLANDA	1
PAKISTAN	2
REGNO UNITO	19
ROMANIA	1
SLOVACCHIA	5
SLOVENIA	1
SPAGNA	8
STATI UNITI D'AMERICA	104
SUD AFRICA	2
SVEZIA	10
SVIZZERA	5
TAIWAN	6
UCRAINA	15
UNGHERIA	4
Totale:	435
© 2000 International Atomic Energy Agency. 01/10/2007

Nel mondo, oggi, distribuite in 31 stati, sono operative 439 centrali elettronucleari, che hanno una potenza energetica pari a 371.671 GigaWatt.
Altre 5 centrali elettronucleari saranno chiuse mentre 31 centrali elettronucleari sono in costruzione.
Il primo reattore nucleare fu la pila atomica CP-1 (Chicago Pile 1), realizzata dal team di Enrico Fermi a Chicago che, il 2 dicembre 1942, avviò la prima reazione a catena controllata ed autosostenuta.
Nel 1943 divenne operativo il reattore l'X-10 e nel 1944 il MetLab, entrambi installati ad Oak Ridge e destinati alla produzione di plutonio. Questi era i primi esemplari di reattori autofertilizzanti o FBR (Fast Breeder Reactor).
Nel dicembre 1954, nell'URSS, divenne operativo l'AM-1, il primo reattore nucleare per uso civile di Obninsk; produceva solo 5 MW (MegaWatt) di elettricità. Era un reattore del tipo gas-grafite (RBMK).
Nel 1954 divenne operativo il reattore Borax, da 6,4 MW, e una volta aggiunte, nel 1955, le turbine iniziò a produrre energia elettrica per la città di Arco, nell'Idaho, negli USA. Il Borax era di tipo BWR (reattore ad acqua bollente).
Nel 1956, presso di Calder Hall, nel Regno Unito, divenne operativo il primo reattore commerciale della potenza di 50 MW, il Magnox, del tipo gas-grafite. Il Magnox venne disattivato nel 2003.
In Italia, il 27 dicembre 1962, divenne operativa presso Latina la prima centrale elettronucleare (del tipo Magnox), della potenza di 210 MW. Poi vennero la centrale elettronucleare del Garigliano, del tipo BWR da 160 MW e quella di Trino Vercellese, del tipo PWR da 270 MW.

Tipi di Reattori elettronucleari
MAGNOX (Magnesium Uranium Oxide) e RBMK (versione sovietica) - sono dei tipi di reattore nucleare del tipo gas-grafite. Una versione del Magnox, (AGCR - Advanced Gas Cooler Reactor) utilizza come combustibile uranio arricchito. Utilizza, come moderatore, un blocco di grafite in cui vengono introdotte le barre di combustibile, delle pastiglie di ossido di uranio arricchite parzialmente e contenute in un involucro di magnesio. Nello stesso blocco vengono inserite delle barre di controllo, generalmente di cadmio, che modulano l'emissione di neutroni.
Nel nucleo passa un flusso di anidride carbonica, che riscaldandosi viene a contatto dei tubi in cui circola l'acqua; l'acqua evapora e passa in una turbina connessa a un generatore elettrico. Il nocciolo del reattore è contenuto da un'armatura di calcestruzzo armato rivestita internamente di acciaio.
L'RBMK impiega acqua naturale come refrigeratore e grafite come moderatore. Il nocciolo e le sue schermature i grafite, sono inseriti in un contenitore di metallo a tenuta stagna e riempito di azoto. Il tutto è inserito, a sua volta, in una struttura di calcestruzzo. Il combustibile usato è l'uranio naturale; ma possono anche usare uranio impoverito, cioè l'uranio usato da altri reattori come combustibile. Ciò permette la realizzazione di reattori potenti e relativamente economici. I reattori della centrale elettronucleare di Chernobyl sono del tipo RBMK.
BHWR (Boiling Heavy Water Reactor - reattori ad acqua pesante bollente), e PHWR (Pressurized Heavy Water Reactor - reattori ad acqua pesante pressurizzata). Sono dei reattori che utilizzano uranio non arricchito (U 235) ed acqua pesante; ne sono esistono due modelli: il CiReNe (CISE Reattore a Nebbia), progettato dal Centro Italiano Studi Esperienze dell'ENEL, ed il CanDU (Canada Deuterium Uranium) ideato dall'Atomic Energy Commission del Canada. Questi reattori, proprio per ovviare alla bassa emissione di neutroni dell'Uranio 235, utilizzano come fluido diatermico l'acqua pesante, che ha una bassissima probabilità di catturare neutroni. Il CiReNe è del tipo BHWR; mentre il CanDU è del tipo PHWR.
BWR - (Boiling Water Reactor - reattori ad acqua bollente) Si tratta di reattori il cui nocciolo, costituito da barre di uranio sono raffreddati e moderate con l'acqua. In questo tipo l'acqua viene a contatto diretto delle barre del combustibile, o nel nocciolo che le contiene, dove evapora. Quindi il vapore, che arriva nelle turbine che generano energia elettrica, risulta radioattivo.

CENTRALI ELETTRONUCLEARI IN COSTRUZIONE
Paese	Numero	Totale MegaWatt
ARGENTINA	1	692
BULGARIA	2	1906
CINA POPOLARE	5	3220
FEDERAZIONE RUSSA	7	4585
FINLANDIA	1	1600
INDIA	6	2910
IRAN	1	915
GIAPPONE	1	866
KOREA DEL SUD	2	1920
PAKISTAN	1	300
UCRAINA	2	1900
Totale:	31	23414
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Le barre di combustibile, sempre pastiglie di ossido di uranio arricchito parzialmente inserite in contenitori di metalli speciali. Tali barre vengono immerse nel moderatore, cioè una vasca a pressione riempita d'acqua. Nella stessa vasca sono inserite le barre di controllo. L'acqua, spinta da una pompa, entra in contatto col nocciolo e evapora. Il vapore passa a una turbina accoppiata ad un generatore elettrico connesso alla rete. La centrali di Caorso e di Montalto di Castro sono di questo tipo.
PWR (Pressurized Water Reactor - reattori ad acqua pressurizzata) e WWER (versione sovietica) - Questi reattori utilizzano un circuito intermedio, in cui un fluido diatermico, o refrigerante (sempre acqua), viene a contatto delle barre di uranio (il combustibile), e si scalda, circolando poi in uno scambiatore esterno, dove il calore viene trasmesso ad altra acqua, che evapora e genera energia in turbina. Tali reattori riducono la quantità di acqua radioattiva prodotta.
L'acqua utilizzata come moderatore viene sottoposta a un'alta pressione. Le barre di combustibile, sempre pastiglie di ossido di uranio parzialmente arricchito, sono immerse in un serbatoio a pressione pieno d'acqua. Nello stesso serbatoio sono inserite le barre di controllo. Il circuito, detto circuito primario, collegato al nocciolo, è sottoposta ad una pressione elevata. L'acqua non evapora anche se è sottoposta ad alte temperature, ciò permette lo scambio termico col circuito secondario, che non è radioattivo, ed è formato da una caldaia in cui circola l'acqua. Lo scambio termico, che si sviluppa tra i flussi d'acqua nei due circuiti, genera vapore che passa nella turbina accoppiata ad un generatore di elettricità. Di questo tipo era il reattore ROSPO. (Reattore Organico Sperimentale Potenza Zero), prototipo per il reattore della mai costruita nave a propulsione atomica Enrico Fermi.
La più recente evoluzione di questo tipo di reattore è il EPR (European Pressurized Reactor - reattore nucleare europeo ad acqua pressurizzata); si tratta di un reattore nucleare di III generazione. Il reattore, il cui primo esemplare operativo è in fase di realizzazione a Olkiluoto, in Finlandia, è dotato di quattro sistemi di refrigerazione d'emergenza; di un sistema di contenimento metallico che avvolge il reattore; un ulteriore sistema di contenimento che copre un area di raffreddamento passivo; infine, il tutto è protetto da pareti in cemento armato, spessi 2,6 metri.

CENTRALI ELETTRONUCLEARI DISMESSE
Paese	Numero	Totale MegaWatt
ARMENIA	1	376
BELGIO	1	11
BULGARIA	4	1632
CANADA	3	478
FEDERAZIONE RUSSA	5	786
FRANCIA	11	3951
GERMANIA	19	5944
GIAPPONE	3	320
ITALIA	4	1423
KAZAKHSTAN	1	52
OLANDA	1	55
REGNO UNITO	26	3324
SLOVACCHIA	2	518
SPAGNA	2	621
STATI UNITI D'AMERICA	28	9764
SVEZIA	3	1225
UCRAINA	4	3500
Totale:	119	35165
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VHTR (Very High Temperature Reactor - reattore nucleare a temperatura molto alta). Si tratta di un reattore di IV generazione, basato su un nocciolo moderato a grafite, alimentato con uranio. Il reattore raggiunge una temperatura di circa 1.000° C. Il nocciolo è un sistema di “blocchi prismatici” o “ciottoli” (pebble-bed) in grafite. Le alte temperature raggiunte permettono sintesi chimiche, come la produzione d'idrogeno o di idrocarburi.
FBR (Fast Breeder Reactor - reattore veloce autofertilizzante). Si tratta di un tipo di reattore progettato per produrre materiale fissile. Il reattore, per produrre i neutroni, che provocano la fissione nucleare, viene privato del materiale moderatore e viene alimentato con plutonio, usato come combustibile. Con l'elevato numero di neutroni veloci, prodotti dal reattore, si bombarda dell'uranio che così, a su volta, si trasforma in plutonio. Il reattore, quindi, autoproduce altro "carburante"; perciò sono chiamati autofertilizzanti.
Questi reattori vengono refrigerati con sodio liquido, poiché esso non rallenta i neutroni veloci. Nel 2006, tali reattori erano utilizzati da USA, Francia, India e Giappone. In Italia fu ideato un FBR refrigerato a sodio, il già ricordato PEC (Prova Elementi Combustibile), progettato dal centro ENEA di Brasimone, ma mai completato.
PBMR (Pebble Bed Modular Reactor - reattore nucleare modulare pebble bed). Reattore noto anche come PBR (Pebble Bed Reactor) o HTGR (High Temperature Gas Reactor) é un tipo di reattore nucleare a fissione che utilizza, come moderatore, elementi in grafite pirolitica, e come refrigerante gas inerti come elio, azoto o anidride carbonica. Il reattore opera ad alte temperature, e alimenta direttamente le turbine elettrogeneratrici. Tale scelta permette di ridurre la complessità, il grado di inquinamento e il costo di una centrale elettronucleare.

Reattori a metallo liquido
In questo tipo di reattori la vasca a pressione viene riempita da un metallo, che per l'alta temperatura, diventa liquido. Questo tipo di reattore ha una schermatura ridotta e la possibilità di eliminare le scorie nucleari. Vi sono reattori che usano un metallo leggero come il sodio. Come nel caso del reattore francese NERD Superphénix di Creys-Malville. E vi sono reattori che utilizzano piombo puro o una lega eutettica di piombo e bismuto (LBE). Ciò permette la produzione di idrogeno, e si evitano i rischi connessi con l'uso dell'acqua pressurizzata: perdite esplosive di vapore e corrosione delle strutture. Inoltre, questo tipo di reattore, utilizzando il piombo, non ha bisogno di schermature antiradiazioni. Infine, e alla fine della vita operativa, il nucleo della centrale può essere sigillata, lasciando semplicemente solidificare il piombo liquido usato come refrigerante. I reattori che utilizzano come fluido diatermico la LBE, sono designati reattori di IV generazione.
Gli italiani furono pionieri i questo settore, realizzando il PEC (Prova Elementi Combustibile), che rientrava nel progetto Franco-Italo-Tedesco Phénix, sfociato nel reattore Superphénix.

I reattori nucleari di IV generazione
Si tratta di gruppo di progetti per nuovi reattori nucleari a fissione. I progetti sono i seguenti:
VHTR (Very-High-Temperature Reactor - reattore nucleare a temperatura molto alta)
SCWR (SuperCritical Water Reactor - reattore nucleare ad acqua supercritica)
MSR (Molten Salt Reactor - reattore nucleare a sali fusi)
GFR (Gas-Cooled Fast Reactor - reattore nucleare a neutroni veloci refrigerato a gas)
SFR (Sodium-Cooled Fast Reactor - reattore nucleare a neutroni veloci refrigerato a sodio)
LMFBR (Liquid Metal Fast Breeder Reactor - Reattore nucleare veloce "fast breeder" refrigerato a metallo liquido)
IFR (Integral Fast Reactor - Reattore nucleare Integrale Veloce)
LFR (Lead-cooled Fast Reactor - reattore nucleare a neutroni veloci refrigerato a piombo)

TIPI DI CENRALI ELETTRONUCLEARI
Tipo	Numero	Totale MegaWatt
BWR	94	84958
FBR	2	690
GCR	18	9034
LWGR	16	11404
PHWR	44	22367
PWR	265	243218
Totale:	439	371671
Destinati alla chiusura
Tipo	Numero	Totale MegaWatt
FBR	1	246
PHWR	4	2568
Totale:	5	2814
© 2000 International Atomic Energy Agency. 01/10/2007

Tokamak
E' un reattore sperimentale, di aspetto toroidale, destinato a produrre un processo di fusione termonucleare. Il Tokamak è stato ideato nel 1950 dagli scienziati sovietici Andrei Sakharov e Igor Tamm. Il Tokamak confina un gas ad alta temperatura con dei campi magnetici (producendo quello che si chiama plasma), lo scopo è ottenere energia da una fusione nucleare controllata. Nel 1968, gli scienziati sovietici raggiunsero una temperatura degli elettroni di oltre 1000 eV (1 elettronvolt equivale a 11605 kelvin). Il Tokamak è ritenuto uno dei mezzi più promettenti per produrre energia dalla fusione nucleare. In occidente, progetti similari sono gli europei Joint European Torus (JET), ITER e ASDEX in, il JT-60 giapponese, e TFTR, DIII-D e Alcator C-mod degli statunitensi.

Reattore Nucleare a Fusione
Tale tipo di reattore sarebbe in grado di gestire una reazione di fusione nucleare in modo controllato. Per intenderci, la fusione nucleare si riproduce durante l'esplosione di una bomba termonucleare, la fusione nucleare è anche il motore del Sole.
Attualmente non esistono reattori a fusione nucleare operativi, vi sono solo impianti di ricerca, che possono effettuare la reazione di fusione nucleare per periodi di tempo ridottissimi, frazioni di secondi. Il programma di ricerca più importante è l'ITER, volto a sviluppare un reattore di test in grado di sostenere una reazione di fusione nucleare per diversi minuti. Il programma ITER sarà seguito dal progetto DEMO, che sarà destinato alla produzione di energia elettrica. Sulla base del programma DEMO si progetteranno, in futuro, le centrali nucleari a fusione a scopo industriale. Tale fase porta la denominazione provvisoria di progetto PROTO.