Storia generale dell'energia nucleare

Nel 1938 Otto Hahn e il suo assistente Fritz Strassmann dimostrarono per la prima volta a Berlino la fissione dell'uranio. Nel 1939 il fisico danese Niels Bohr portò negli Stati Uniti le ultime scoperte della ricerca sulla fissione nucleare. Il fisico Enrico Fermi della Columbia University di New York intuì le potenzialità di una reazione a catena controllata e nel 1942 condusse con il suo team a Chicago il primo esperimento di successo con un reattore, denominato Chicago Pile No 1. Nel 1956 entrarono in funzione in Europa i primi reattori nucleari commerciali per la produzione di energia elettrica in Francia e Gran Bretagna.

Anche l'applicazione militare si sviluppò rapidamente: nel 1942 gli Stati Uniti avviarono il cosiddetto Progetto Manhattan, che in alcuni momenti contava fino a 150'000 collaboratori e si svolgeva in condizioni di massima segretezza, con l'obiettivo di sviluppare armi di distruzione di massa mediante la fissione nucleare. Parallelamente, fisici nucleari tedeschi, sovietici e giapponesi lavoravano all'utilizzo militare dell'energia nucleare. Il 16 luglio 1945 ebbe luogo il primo test nucleare con un'esplosione atomica sotto il nome di progetto «Trinity». Il 6 e il 9 agosto 1945 seguirono i bombardamenti atomici su Hiroshima e Nagasaki, che causarono centinaia di migliaia di vittime.

Storia dell'energia nucleare in Svizzera

Le basi giuridiche della politica svizzera in materia di energia nucleare risalgono al 1946, quando il Parlamento approvò la prima decisione del Consiglio federale sulla promozione dell’energia atomica. Nel 1955 oltre 120 aziende fondarono a Würenlingen, nel Cantone di Argovia, la Reaktor AG, un centro di ricerca privato che avrebbe dovuto occuparsi dell’utilizzo industriale della tecnologia atomica in Svizzera. Nel 1957 la legislazione in materia di energia nucleare fu sancita nella Costituzione federale. Due anni dopo, il 23 dicembre 1959, il Parlamento approvò la legge sull'energia atomica. Nel 1960 fu fondato l'Istituto federale di ricerca sui reattori (EIR). Era il centro di ricerca nucleare della Svizzera e nacque dalla Reaktor AG. Nel 1988 si fuse con l’Istituto svizzero di fisica nucleare (SIN) per formare l’Istituto Paul Scherrer (PSI).

La legge sull'energia atomica è stata integrata con il decreto federale del 1978; in tale occasione sono stati introdotti l'autorizzazione quadro e la dimostrazione del fabbisogno per la costruzione di centrali nucleari e ai produttori di scorie radioattive è stata trasferita la responsabilità del loro smaltimento sicuro. La legge sull'energia atomica e il decreto federale sono stati sostituiti il 1° febbraio 2005 dalla nuova legge sull'energia nucleare e dall'ordinanza sull'energia nucleare. Ai sensi della nuova legge sull'energia nucleare, il rilascio di un'autorizzazione quadro per nuovi impianti nucleari da parte del Consiglio federale e dell'Assemblea federale è soggetto a referendum facoltativo.

La catastrofe nucleare di Fukushima, in Giappone, nel marzo 2011 ha portato a un ripensamento. Nel maggio 2011 il Consiglio federale ha annunciato di aver deciso un'uscita dal nucleare a lungo termine. Il 21 maggio 2017 il popolo svizzero ha approvato la Strategia energetica 2050 con il 58,2% di voti favorevoli. Ciò ha comportato il divieto di costruire nuove centrali nucleari e la promozione delle energie rinnovabili e di un uso più efficiente dell'energia.

Incidente nel reattore sperimentale di Lucens

Il reattore sperimentale di Lucens, nel Cantone di Vaud, è stato il primo e unico reattore nucleare in Svizzera moderato ad acqua pesante e alimentato con uranio naturale. È stato costruito negli anni '60 in una cavità sotterranea. Il reattore è entrato in funzione nel 1968. Era gestito da un consorzio composto da aziende energetiche svizzere e dalla Confederazione.

Il 21 gennaio 1969 si verificò un grave incidente nel reattore: quando il reattore raggiunse la potenza di 12 MW durante la messa in funzione il 21 gennaio 1969, a causa di un'ostruzione dovuta alla corrosione tra l'acqua e i rivestimenti in magnesio delle barre di combustibile, non era disponibile una quantità sufficiente di CO2 per il raffreddamento dell'elemento combustibile 59. Di conseguenza, in diverse delle sette barre di combustibile dell'elemento 59 si verificò un surriscaldamento, che inizialmente nessuno notò, poiché non tutti gli elementi di combustibile erano dotati di un sensore di temperatura nell'uranio. A circa 600 gradi, il rivestimento in magnesio della barra di combustibile centrale finì per fondersi e, poco dopo, anche l'uranio metallico in essa contenuto. Si forma una colonna di metallo fuso (in basso l'uranio pesante, in alto il magnesio). Il processo di fusione ha coinvolto anche le barre di combustibile adiacenti. Infine, il metallo ha iniziato a bruciare nel refrigerante CO2, causando un massiccio rilascio di prodotti di fissione radioattivi nel refrigerante e innescando l'arresto automatico di emergenza del reattore.

Ciò ha fermato la reazione a catena nucleare, ma non l'incendio dell'elemento combustibile 59. Quest'ultimo è continuato e ha portato al surriscaldamento della colonna di grafite che racchiudeva le barre di combustibile. La colonna di grafite si è deformata, ha toccato il tubo di pressione circostante, lo ha surriscaldato e lo ha fatto scoppiare a una temperatura compresa tra 700 e 800 gradi sotto la pressione interna di 50 bar. L'esplosione ha causato inizialmente la rottura di una delle cinque membrane di rottura del serbatoio del moderatore. Attraverso questa apertura, 1100 kg di acqua pesante, fusione di uranio-magnesio e gas di raffreddamento contaminato da radioattività sono stati proiettati nella cavità del reattore.

Circa un secondo dopo, una reazione chimica tra l'acqua pesante (moderatore) e il metallo liquido ha provocato una seconda esplosione. L'onda d'urto ha causato il bloccaggio delle barre di controllo – già inserite in quel momento –, senza tuttavia intaccare le barre di controllo di sicurezza, particolarmente protette (grazie ai tubi del calandrio rinforzati). La pressione fece ora scoppiare anche le altre quattro membrane di rottura del serbatoio del moderatore e provocò nuovamente un'espulsione di sostanze radioattive nella cavità del reattore. Questo processo continuò nei minuti successivi, fino a quando la decompressione del circuito primario nella cavità del reattore non fu completata.

Durante la fusione del nocciolo sono state rilasciate sostanze radioattive, ma grazie alla struttura sotterranea e alla rapida reazione dei responsabili, la contaminazione è rimasta limitata alla cavità e all'area circostante. L'incidente ha segnato una svolta nella politica energetica nucleare svizzera. Ha portato a una maggiore sensibilizzazione sui rischi dell'energia nucleare e a norme di sicurezza più severe.

Lo smantellamento del reattore durò circa 5 anni, fino al 1974. I rifiuti radioattivi prodotti durante lo smantellamento e la demolizione furono raccolti in circa 230 fusti standard, trattati presso l’Istituto federale di ricerca sui reattori (EIR) e smaltiti da quest’ultimo. Lo smantellamento completo dell’intero impianto fu completato nel 1995, 26 anni dopo l’incidente. La cavità del reattore e altre parti sono state riempite di calcestruzzo ed è stato installato un sistema di drenaggio. Nel 2003 gli ultimi sei grandi contenitori rimasti sul sito dell’impianto sono stati trasferiti al deposito intermedio centrale ZWILAG a Würenlingen. Oggi il Cantone di Vaud gestisce in alcune parti dell’impianto un deposito per musei, biblioteche e archivi.

Le grandi centrali nucleari commerciali della Svizzera

Il primo grande reattore a uso commerciale entrò in funzione alla fine del 1969 a Beznau sull'Aare (Cantone di Argovia). Beznau I è un reattore ad acqua pressurizzata raffreddato con acqua di fiume e con una potenza netta di 365 MW. Oggi è la centrale nucleare più vecchia al mondo collegata alla rete elettrica. Il reattore Beznau II, di identica costruzione, entrò in funzione nel marzo 1972. Nel novembre dello stesso anno seguì poi la centrale nucleare di Mühleberg sull'Aare (Cantone di Berna). Si tratta di un reattore ad acqua bollente con una potenza di 373 MW e raffreddamento ad acqua fluviale.

Le due centrali nucleari più grandi della Svizzera sono Gösgen sull'Aar (reattore ad acqua pressurizzata con una potenza di 970 MW, nel Cantone di Soletta, in funzione dal novembre 1979) e Leibstadt sul Reno (reattore ad acqua bollente con una potenza di 1165 MW, nel Cantone di Argovia, in funzione dal dicembre 1985). Entrambi i reattori utilizzano torri di raffreddamento.

Sebbene negli anni '50 e '60 la Svizzera avesse anche intenzioni nucleari militari (ai tempi della Guerra Fredda e prima dell’incidente al reattore sperimentale di Lucens si ipotizzavano scenari in cui si potesse arrivare fino a Mosca con bombe atomiche trasportate da aerei (basati sul Mirage III) si potessero trasportare bombe atomiche fino a Mosca), oggi in Svizzera l’energia nucleare viene utilizzata esclusivamente per scopi pacifici: per la produzione di energia elettrica e per applicazioni in medicina, industria e ricerca. La quota dell’energia nucleare nella produzione nazionale di elet­tricità am­montava nel 2020 al 32,9% ed è scesa gradua­mente con l’espansione delle energie rino­vabili. Dal 2024 il con­tributo dell’energia nucleare alla produzione totale di elet­tricità è sceso sotto il 30%. Le quattro centrali nucleari svizzere (Beznau I, Beznau II, Gösgen e Leibstadt) hanno una potenza complessiva di circa 3 GW; nel 2020 la loro disponibilità annuale è stata dell’88%. La centrale nucleare di Mühleberg è fuori servizio dal 2019 e dovrà essere smantellata entro il 2034.

Misure di sicurezza

Nella progettazione, nella costruzione e nell’esercizio degli impianti nucleari, gli esercenti devono adottare misure di protezione secondo principi riconosciuti a livello internazionale. Inoltre, nel caso in cui vengano rilasciate quantità pericolose di sostanze radioattive, devono predisporre misure di protezione di emergenza per limitare l’entità dei danni.

L’Ispettorato federale della sicurezza nucleare (IFSN) è l’autorità federale per la sicurezza e la radioprotezione nel settore dell’energia nucleare. Ha un orientamento tecnico-scientifico. L’IFSN sorveglia gli impianti nucleari svizzeri per quanto riguarda la sicurezza nucleare e la radioprotezione, dalla progettazione all’esercizio fino alla disattivazione degli impianti e allo smaltimento dei rifiuti radioattivi. L’IFSN stabilisce inoltre i requisiti di sicurezza e le basi di valutazione per la protezione da interventi non autorizzati (sabotaggio). Essa sorveglia le misure di sicurezza adottate dagli esercenti in ambito tecnico e organizzativo. L’IFSN controlla il rispetto delle disposizioni di legge e delle condizioni imposte dall’autorità competente. Inoltre, tiene conto dell’esperienza e dello stato attuale della scienza e della tecnica a livello mondiale. L’IFSN informa sulla propria attività di sorveglianza nei suoi rapporti annuali.

In qualità di organo indipendente, la Commissione federale per la sicurezza nucleare (KNS) fornisce consulenza al Consiglio federale, al Dipartimento federale dell’ambiente, dei trasporti, dell’energia e delle comunicazioni (DATEC) e all’IFSN in materia di sicurezza nucleare degli impianti nucleari.

Compresse di iodio

Gli abitanti nel raggio di 50 km dalle centrali nucleari attive ricevono dall’operatore delle compresse di iodio. Queste proteggono la tiroide saturandola di iodio non radioattivo (ioduro di potassio), in modo che non possa più assorbire iodio radioattivo. Lo iodio radioattivo viene quindi espulso attraverso i reni. La presenza di iodio radioattivo nella tiroide causerebbe il cancro alla tiroide. Le compresse devono essere assunte tempestivamente, ovvero poche ore prima o dopo l’esposizione radioattiva, nel dosaggio corretto. Le compresse devono essere assunte solo su indicazione delle autorità.

Le compresse di iodio sono una misura efficace per bambini, adolescenti, donne in gravidanza e persone fino a 45 anni per la prevenzione del cancro alla tiroide. Per le persone di età superiore ai 45 anni, l'assunzione delle compresse di iodio non è più raccomandata.

Stoccaggio temporaneo e definitivo dei rifiuti nucleari

Quando le barre di combustibile nelle centrali nucleari commerciali raggiungono la fine del loro ciclo di vita, i rifiuti, che sono ancora altamente radioattivi, devono essere trattati, imballati, stoccati temporaneamente e infine smaltiti in modo definitivo. Poiché almeno fino al 2055 non sarà disponibile un deposito definitivo adeguato e i rifiuti altamente radioattivi dovranno comunque essere stoccati in superficie per almeno altri 30-40 anni a causa dell’elevato calore emesso, è stato realizzato a Würenlingen, nel Cantone di Argovia, non lontano dal centro di ricerca nucleare «Istituto Paul Scherrer» e vicino alla centrale nucleare di Beznau, un deposito intermedio, il cosiddetto ZWILAG. Lo ZWILAG è stato inaugurato nell’aprile 2000 e da allora, insieme al deposito intermedio federale (Bundes-ZWILAG) entrato in funzione nel 1992, tratta e stocca tutte le categorie di residui radioattivi di origine svizzera. Tra questi figurano i rifiuti di esercizio e gli elementi combustibili esauriti provenienti dalle centrali nucleari commerciali, i rifiuti derivanti dal ritrattamento di elementi combustibili esauriti di origine svizzera provenienti da impianti di ritrattamento esteri, nonché i rifiuti radioattivi provenienti dalla medicina, dall’industria e dalla ricerca.

Dal 1972 la NAGRA (Cooperativa nazionale per lo stoccaggio dei rifiuti radioattivi) è alla ricerca di un sito idoneo per un deposito definitivo, un deposito in profondità in un sottosuolo adeguato. Dal punto di vista geologico, gli strati di argilla dell'Opalinus sembrano essere i più adatti. I tre siti selezionati erano Jura Est, Nördlich Lägern e Zurigo Nord-Est. Alla fine si è optato per il sito «Nördlich Lägern». Nel 2024 la NAGRA ha presentato una domanda di autorizzazione generale per un deposito in profondità in questo sito nel comune di Stadel, più precisamente nella zona all'uscita della valle dell'Haberstal. Nel 2029 il Consiglio federale dovrà decidere in merito a questa domanda di autorizzazione generale e successivamente sottoporla al Parlamento e, intorno al 2031, anche al voto popolare, qualora venga lanciato un referendum.