1^ edizione: 24/08/2009
ultima modifica: 15/12/2010
Il simbolo dell’uranio è “U”.
Esso si presenta come un metallo bianco-argenteo, tossico e radioattivo, di poco più tenero dell’acciaio
e 65% più denso del piombo. Il suo isotopo 235U trova largo impiego come combustibile nei reattori nucleari e nelle armi atomiche.
Tracce
di uranio si trovano un po’ dappertutto, nelle rocce, nel suolo e nelle acque.
In 4.510.000.000 anni l'uranio 238 si trasforma in piombo.
L'uranio si estrae da più minerali: l’Uraninite (Pechblenda), la Carnotite l'Autinite, l'Uranofano. L'uranio naturale è composto da una miscela di tre isotopi: 234U, 235U, e 238U; di questi l’238U è il più abbondante (99,3%), mentre il 234U costituisce una percentuale trascurabile del totale.
Dai giacimenti dispersi in tutto il mondo si possono estrarre in
totale circa 4,2 milioni di tonnellate di ossido di uranio. Allo stato attuale, la produzione mondiale annua di uranio metallico si
aggira intorno alle 41.600 tonnellate.
In Italia è stata scoperta negli anni '50 una piccola miniera di uranio nei pressi di Novazza (a circa 40 km a nord est di Bergamo), da cui si ritiene che si possano ricavare in tutto circa 1300 tonnellate di ossido di uranio. La miniera non è mai stata sfruttata e qualche progetto elaborato negli anni '70
.Negli ultimi anni la richiesta
mondiale di uranio è fortemente aumentata fino a raggiungere il picco di 135 $/lb del 2007.
I minerali di uranio, per esserne conveniente
l'estrazione, devono contenere una concentrazione minima di ossido U3O8 compresa tra lo 0,05% ed lo 0,2%.
Per Il processo di concentrazione dell'uranio si fa reagire l'uranio metallico con fluoro ottenendo esafluoruro di uranio (UF6), che sublima in fase gassosa al di sopra di 56,4 °C.
Una persona può esporsi all'uranio sia per inalazione che per ingestione.
I danni da radiazione sono permanenti.
Le persone che vivono in aree vicine alle miniere o che ne lavorano i minerali possono essere esposte a livelli di radioattività più elevati per via della produzione di polveri sottili e gas radon che vengono trasportati dai venti nelle zone circostanti.
Innanzitutto va precisato che il combustibile di una centrale nucleare è composto di uranio al 3% ed esso non va confuso con l’uranio
naturale allo 0,5 - 0,7%, che può essere utilizzato direttamente solo nei reattori canadesi di tipo CANDU. (1)
Nel mondo Web, al riguardo
del costo al kWh di questo combustibile si leggono valori tra loro molto contrastanti e perciò ho provato a determinarne uno che mi
potesse convincere.
I siti più accreditati riportano che una centrale nucleare da 1 GW ha un consumo annuo di 30-35 tonnellate di uranio
arricchito al 3% ovvero un equivalente di 180-200 tonn/annue di uranio naturale (2).
Per tentare di confermare la congruità di
questi valori si può procedere nel modo seguente.
Si sa che di 1 kg di materiale fissile d’uranio può essere trasformato
in energia un solo grammo.
Secondo la teoria della relatività ristretta (E=mc2) questa energia corrisponderebbe a: E [joule] = 0,001 [kg] x (300.000.000)2 [m/s]2 = 90.000.000.000.000 J (3).
Cioè da 1 kg di uranio puro si può ottenere un’energia di 90 TJ.
Di conseguenza, da una
barretta di 1 kg di uranio arricchito al 3% si possono ottenere 2.700 GJ, ovvero, ricordando che 1Wh = 3600 J, questa energia ammonterebbe
a 750.000.750 Wh.
L’energia elettrica “Ec” che una centrale nucleare di 1 GW produrrebbe ininterrottamente in un anno corrisponde a
8.760 GWh (Energia annua = Potenza*365*24), ovvero a 8.760.000.000.000 Wh.
Poiché il rendimento di una centrale nucleare è stimato
intorno al 33%, nel senso che il 67% dell’energia va disperso in calore nell’ambiente, l’energia complessiva prodotta dalla centrale
sarebbe di 26.280.000.000 kWh.
Quindi, dividendo quest’ultimo valore (26.280.000.000.000 Wh) per l’energia prodotta da una barretta
d’uranio da 1 kg (750.000.750 Wh), si ottiene che l’intera massa di uranio combustibile necessaria a far funzionare per un anno una
centrale nucleare da 1 GW sarebbe di 35 tonn (=26.280.000.000.000/750.000.750).
Fin qui, il risultato è perfettamente in linea
con quello su citato.
Ora occorre determinare il costo al kg dell’uranio arricchito.
Il prezzo dell’uranio naturale è
in continua variazione.
Nel 2006, dalle vendite consolidate di 5.280 tonnellate la compagnia KazAtomProm ricavò 967,8 milioni di dollari.
Se ne deduce che nel 2006 l’uranio naturale fu venduto al prezzo di 183 $/kg, ovvero a 139 €/kg (al cambio di 1,32 €/$ del 2006) (4).
Nell’aprile del 2007 il prezzo saliva a 135 $/libbra, corrispondente a circa 197 €/kg (5).
Recentemente sembra sceso a 61-70 $/libbra,
ovvero a 89-102 €/kg (al cambio attuale di 1,51 €/$) (6).
Ma questo sarebbe il prezzo dell’uranio naturale e non di quello arricchito
utilizzato nei reattori.
Il procedimento di arricchimento è elaboratissimo e fa aumentare di circa venti volte quello dell’uranio naturale
(89-102 €/kg).
Cosicché, anche parametrando a oggi gli studi del Coiante fatti nel 2006, il prezzo dell’uranio arricchito
si aggirerebbe attualmente intorno a 1.781-2044 €/kg (7).
Quindi 35 tonnellate di uranio arricchito costerebbero attualmente 53.435.649
– 71.539.531 €.
Dividendo i valori di questo costo per l’energia di 5.825.400.000 – 6.307.200.000 kWh (8.760.000.000 kWh ridotta del
30-35%, di cui il 20-30% dovuto al fattore di carico ed il 5-10% per le perdite sulle reti) prodotta annualmente da una centrale,
non si può temere di concludere che il costo al kWh del combustibile di una centrale nucleare sia compreso nell’intervallo
tra 0,85 e 1,23 c€/kWh.
Questo risultato concorda abbastanza bene con quello di uno studio del 2006 del Dipartimento
di Ingegneria Meccanica e Nucleare della Produzione dell’Università di Pisa determinato in 0,85 c€/kWh. (8)
Qualcuno potrebbe
obbiettare che questo valore risulti esagerato rispetto a certi altri che si leggono in giro, ma in realtà esso è forse sottostimato.
Difatti,
della Videoconferenza tra le Istituzioni superiori di controllo dei Paesi membri del G8 del 7 giugno 2006, rintracciabile sul sito
della Corte dei Conti, si può apprendere che “dal 1995, la statunitense Enrichment Corporation – che è l’unico fornitore commerciale
di uranio arricchito per gli Stati Uniti – ha pagato circa 4 miliardi di dollari USA per oltre 250 tonnellate di scarti di uranio
altamente arricchito della Russia “ ……. per utilizzarli “in 90 reattori nucleari in 31 stati, generando circa il 10% della richiesta
di energia elettrica degli Stati Uniti.” (9).
Alla luce di quest'ultima notizia sembrerebbe che il costo al kWh del combustibile
“uranio”, si triplicherebbe addirittura rispetto ai miei conteggi, ma, se si tiene conto che quest'ultimo tipo di uranio è di tipo
“altamente” arricchito, probabilmente per scopi bellici, rimangono pienamente confermati i risultati cui sono pervenuto.
Comunque,
chi tra i lettori avesse altri dati potrebbe divertirsi a utilizzare il foglio di calcolo collegato e trarne le sue personali conclusioni.
Alla
data della modifica di questa pagina (15/12/2010), il dollaro viene cambiato a 1,3435 e pertanto il costo dedotto al kWh del combustibile
di una centrale nucleare potrebbe essere compreso tra 0,98 e 1,41 c€/kWh.
__________________________
(1) http://it.wikipedia.org/wiki/Uranio
(2) http://it.wikipedia.org/wiki/Centrale_nucleare
http://it.wikipedia.org/wiki/Uranio
http://www.physycom.unibo.it/energia05/contributi/Turchetti.pdf
(3) http://aspoitalia.blogspot.com/2007/12/si-pu-estrarre-uranio-dallacqua-di-mare.html
http://www.lastampa.it/forum/Forum3.asp?chiuso=False&pg=7&IDmessaggio=764&IDforum=460
(4) http://www.fondazionetelios.it/glossario/documents/Energianucleare.pdf
http://it.wikipedia.org/wiki/E%3Dmc%C2%B2
(5) http://www.archivionucleare.com/index.php/2008/02/19/kazakhistan-aumento-estrazione-uranio/
http://strumenti.economia.virgilio.it/cambia_valute/index.html?gclid=CJuA7P3rwp4CFUGNzAodJDBrrA
(6) http://www.archivionucleare.com/index.php/2007/05/07/prezzo-uranio-costante-crescita/
http://petrolio.blogosfere.it/2007/04/il-prezzo-delluranio-e-al-record.html
http://strumenti.economia.virgilio.it/cambia_valute/index.html?gclid=CJuA7P3rwp4CFUGNzAodJDBrrA
(8) http://www2.ing.unipi.it/~d0728/GCIR/Costi.pdf (questo studio dell'Università di Pisa è da qualche tempo scomparso dal sito dell'Univesità ma si può trovare pubblicato dal sito http: //www.tecnosophia.org/documenti/nucleare/2006_11_costi_nucleare.pdf )
(9) http://www.aspoitalia.it/images/stories/coiante/coiantecostonucleare.pdf
http://209.85.129.132/search?q=cache:2GH-JmrLcokJ:www.corteconti.it/Relazioni-1/Congressi-/Allegati-s/Stati-Uniti-d-America.doc+dal+1995,+la+statunitense+Enrichment+Corporation+%E2%80%93+che+%C3%A8+l%E2%80% 99unico+fornitore+commerciale+di+uranio&cd=2&hl=it&ct=clnk&gl=it
http://www.corteconti.it/Relazioni-1/Congressi-/Allegati-s/Stati-Uniti-d-America.doc
