Come può il mondo ottenere le profonde riduzioni delle emissioni di carbonio necessarie per rallentare o invertire gli impatti del cambiamento climatico? Gli autori di un nuovo studio del MIT affermano che, a meno che l'energia nucleare non sia significativamente incorporata nel mix globale di tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio, la sfida del cambiamento climatico sarà molto più difficile e costosa da risolvere. Affinché l'energia nucleare prenda il suo posto come una delle principali fonti di energia a basse emissioni di carbonio, però, devono essere affrontati i problemi di costo e di politica.

In "Il futuro dell'energia nucleare in un mondo vincolato al carbonio, " rilasciato dal MIT Energy Initiative (MITEI) il 3 settembre, gli autori analizzano le ragioni dell'attuale stallo globale della capacità di energia nucleare, che attualmente rappresenta solo il 5% della produzione globale di energia primaria, e discutono le misure che potrebbero essere adottate per arrestare e invertire tale tendenza.

Il gruppo di studio, guidato dai ricercatori del MIT in collaborazione con i colleghi dell'Idaho National Laboratory e dell'Università del Wisconsin a Madison, presenta i suoi risultati e le sue raccomandazioni in occasione di eventi a Londra, Parigi, e Bruxelles questa settimana, seguito da eventi il ​​25 settembre a Washington, e il 9 ottobre a Tokyo. Studenti laureati e laureandi e postdoc del MIT, così come docenti dell'Università di Harvard e membri di vari gruppi di riflessione, anche contribuito allo studio come membri del gruppo di ricerca.

"La nostra analisi dimostra che realizzare il potenziale dell'energia nucleare è essenziale per raggiungere un futuro energetico profondamente decarbonizzato in molte regioni del mondo, " afferma il co-presidente dello studio Jacopo Buongiorno, il Professore TEPCO e capo dipartimento associato del Dipartimento di Scienze e Ingegneria Nucleare del MIT. Aggiunge, "Incorporare nuove politiche e modelli di business, così come le innovazioni nella costruzione che possono rendere più accessibile la distribuzione di centrali nucleari convenienti, potrebbe consentire all'energia nucleare di contribuire a soddisfare la crescente domanda globale di produzione di energia, riducendo al contempo le emissioni per affrontare il cambiamento climatico".

Il team di studio osserva che il settore elettrico, in particolare, è un ottimo candidato per una profonda decarbonizzazione. Il consumo globale di elettricità è sulla buona strada per crescere del 45% entro il 2040, e l'analisi del team mostra che l'esclusione del nucleare dagli scenari a basse emissioni di carbonio potrebbe causare un'escalation del costo medio dell'elettricità.

"Comprendere le opportunità e le sfide che l'industria dell'energia nucleare deve affrontare richiede un'analisi completa degli aspetti tecnici, commerciale, e dimensioni politiche, "dice Robert Armstrong, direttore del MITEI e il Professore Chevron di Ingegneria Chimica. "Negli ultimi due anni, questo team ha esaminato ogni problema, e il rapporto risultante contiene linee guida che i responsabili delle politiche e i leader del settore potrebbero trovare prezioso mentre valutano le opzioni per il futuro".

Il rapporto discute le raccomandazioni per la costruzione di impianti nucleari, tecnologie attuali e future dei reattori, modelli e politiche di business, e la regolamentazione e l'autorizzazione alla sicurezza dei reattori. I ricercatori scoprono che sono necessari cambiamenti nella costruzione del reattore per inaugurare un'era più sicura, reattori più economici, comprese le comprovate pratiche di gestione della costruzione che possono mantenere i progetti nucleari nei tempi e nel budget.

"Un passaggio alla produzione in serie di impianti standardizzati, compreso un uso più aggressivo della fabbricazione nelle fabbriche e nei cantieri navali, può essere una valida strategia di riduzione dei costi nei paesi in cui la produttività del settore delle costruzioni tradizionale è bassa, ", afferma il ricercatore in visita al MIT David Petti, direttore esecutivo dello studio e borsista di laboratorio presso l'Idaho National Laboratory. "I progetti futuri dovrebbero includere anche progetti di reattori con caratteristiche di sicurezza intrinseche e passive".

Queste caratteristiche di sicurezza potrebbero includere materiali di base con elevata stabilità chimica e fisica e sistemi di sicurezza ingegnerizzati che richiedono un'alimentazione CA di emergenza limitata o nulla e un intervento esterno minimo. Funzioni come queste possono ridurre la probabilità che si verifichino incidenti gravi e mitigare le conseguenze fuori sede in caso di incidente. Tali progetti possono anche facilitare la concessione di licenze di nuovi impianti e accelerare la loro distribuzione globale.

"Il ruolo del governo sarà fondamentale se vogliamo sfruttare l'opportunità economica e il potenziale a basse emissioni di carbonio che il nucleare ha da offrire, "dice John Parsons, co-presidente dello studio e docente senior presso la Sloan School of Management del MIT. "Se questo futuro deve essere realizzato, i funzionari del governo devono creare nuove politiche di decarbonizzazione che mettano tutte le tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio (cioè le energie rinnovabili, nucleare, combustibili fossili con cattura del carbonio) su un piano di parità, esplorando anche le opzioni che stimolano gli investimenti privati ​​nel progresso nucleare".

Lo studio delinea opzioni dettagliate per il sostegno del governo al nucleare. Per esempio, gli autori raccomandano che i responsabili delle politiche evitino la chiusura prematura degli impianti esistenti, che minano gli sforzi per ridurre le emissioni e aumentare i costi per il raggiungimento degli obiettivi di riduzione delle emissioni. Un modo per evitare queste chiusure è l'implementazione di crediti a emissioni zero - pagamenti effettuati ai produttori di elettricità in cui l'elettricità viene generata senza emissioni di gas serra - che i ricercatori osservano sono attualmente in vigore a New York, Illinois, e New Jersey.

Un altro suggerimento dello studio è che il governo sostenga lo sviluppo e la dimostrazione di nuove tecnologie nucleari attraverso l'uso di quattro "leve":finanziamenti per condividere i costi delle licenze regolamentari; finanziamenti per condividere i costi di ricerca e sviluppo; finanziamenti per il raggiungimento di specifici traguardi tecnici; e finanziamenti per crediti di produzione per premiare la dimostrazione di successo di nuovi progetti.

Lo studio include un esame dell'attuale clima normativo nucleare, sia negli Stati Uniti che a livello internazionale. Mentre gli autori notano che il sociale significativo, politico, e differenze culturali possono esistere tra molti dei paesi nella comunità dell'energia nucleare, dicono che la base fondamentale per valutare la sicurezza dei programmi dei reattori nucleari è abbastanza uniforme, e dovrebbe riflettersi in una serie di principi normativi di base allineati. Raccomandano che i requisiti normativi per i reattori avanzati siano coordinati e allineati a livello internazionale per consentire l'implementazione internazionale di progetti di reattori commerciali, e standardizzare e garantire un elevato livello di sicurezza in tutto il mondo.

Lo studio si conclude ponendo l'accento sull'urgente necessità sia di progressi in termini di riduzione dei costi che di politiche lungimiranti per rendere il futuro dell'energia nucleare una realtà.

"The Future of Nuclear Energy in a Carbon-Constrained World" è l'ottavo della serie di studi "Future of..." che intendono servire da guida per i ricercatori, politici, e industria. Ogni rapporto esplora il ruolo delle tecnologie che potrebbero contribuire su larga scala a soddisfare la domanda globale di energia in rapida crescita in un mondo a basse emissioni di carbonio. L'energia nucleare è stata oggetto del primo di questi studi interdisciplinari, con il rapporto "Future of Nuclear Power" del 2003 (un aggiornamento è stato pubblicato nel 2009). La serie ha incluso anche uno studio sul futuro del ciclo del combustibile nucleare. Altri rapporti della serie si sono concentrati sul sequestro di anidride carbonica, gas naturale, la rete elettrica, e l'energia solare. Questi rapporti completi sono scritti da team multidisciplinari di ricercatori. La ricerca è informata da un distinto comitato consultivo esterno.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.