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L’uranio, un elemento radioattivo presente in natura, è uno degli ingredienti cruciali per la decarbonizzazione del nostro sistema energetico e per la sicurezza energetica. Dal 2020 i prezzi dell’uranio sono più che raddoppiati a causa di un’offerta concentrata e precaria.
17 aprile 2024
La generazione di energia nucleare non provoca emissioni di carbonio. Questo aspetto, unito all’elevata capacità delle centrali nucleari, rende l’energia nucleare una fonte di energia affidabile e stabile.
I rifiuti nucleari rimangono il principale svantaggio ambientale e di sicurezza legato all’energia nucleare.
Nonostante alcuni incidenti di alto profilo nella storia dell'energia nucleare, resta una delle fonti di energia più sicure.
L'uranio deve essere arricchito previo utilizzo nei reattori nucleari.
Il Kazakistan è il maggiore produttore mondiale di uranio, ma quasi la metà delle esportazioni globali di uranio arricchito proviene dalla Russia.
Negli ultimi mesi l'offerta limitata e precaria, a fronte di un’elevata domanda di energia pulita e sicurezza energetica, ha portato i prezzi dell’uranio a nuovi massimi.
Prezzo settimanale dell’uranio (U308 in USD/libbra)
I dati storici sulla performance e gli scenari dei mercati finanziari non sono indicatori affidabili della performance futura.
Fonte: Bloomberg. Dicembre 2020 – marzo 2024
Si noti che 1 libbra imperiale (lb) equivale a 0,45359237 chilogrammi metrici (kg), o 1 kg = 2,2046 lb.
L'uranio è stato scoperto nel 1789 dal chimico tedesco Martin Heinrich Klaproth e deve il suo nome al pianeta Urano, individuato poco prima. Si presenta come un metallo bianco-argenteo naturalmente radioattivo ed è uno degli elementi chimici più comuni nella crosta terrestre. Contraddistinto dal simbolo U, ha il numero atomico 92 nella tavola periodica degli elementi, e ciò significa che il suo nucleo contiene 92 protoni con carica positiva, attorno ai quali orbitano 92 elettroni con carica negativa.1
L'uranio ha tre diversi isotopi che si trovano in natura: U234, U235 e U238.2 L'isotopo più comune è l'U238, che rappresenta oltre il 99% dell'uranio naturale. Importante vettore di energia nucleare utilizzato nella produzione di energia, l'U235 costituisce lo 0,7% circa di tutto l'uranio, mentre l'U234 è disponibile solo in quantità molto ridotte.3
Figura 1: Processo di fissione nucleare
Fonti: Credit Suisse, U.S. Energy Information Administration. Basato su: U.S. Energy Information Administration (n.d.). Nuclear Explained. Consultato il 19.3.2024.
Tutte le centrali nucleari attualmente in funzione si basano sul principio della fissione. Nella fissione nucleare, un neutrone viene fatto collidere con un atomo di uranio, dividendo così l'atomo. In questo modo vengono rilasciate sia radiazioni sia l'energia che tiene unito l'atomo sotto forma di calore. La scissione causa anche il rilascio di nuovi neutroni e l'urto con nuovi atomi di uranio, creando una reazione a catena nucleare responsabile della produzione di quantità significative di calore. Tale calore viene poi utilizzato per accendere una turbina a vapore, generando elettricità. La maggior parte dei reattori nucleari utilizza combustibili contenenti U235, che è l'isotopo più fissile in natura.
Il combustibile nucleare necessita di una concentrazione di U235 superiore a quella riscontrata in natura. Quindi, dopo l'estrazione, l'uranio deve essere "arricchito": il contenuto di U235 deve essere portato al 3%-5% (per LEU, o uranio a basso arricchimento, il combustibile utilizzato nella maggior parte dei reattori), o al 20% (pwe HEU, o uranio altamente arricchito, utilizzato ad esempio nella propulsione sottomarina).4 L'uranio è considerato idoneo alla fabbricazione di armi laddove sia stato arricchito al 90%.5
L'uranio arricchito ha una densità energetica elevatissima: un singolo pellet combustibile di uranio, delle dimensioni di un orsetto gommoso, può generare la quantità di energia di una tonnellata di carbone, 149 galloni di petrolio o 17 000 piedi cubi di gas naturale.6
Contrariamente alla tradizionale produzione di elettricità da combustibili fossili, la generazione di energia nucleare è priva di emissioni di carbonio e contribuisce all'obiettivo di azzeramento delle emissioni nette7.8 Inoltre, le centrali nucleari operano con elevati fattori di capacità 24 ore su 24, rendendo l’energia nucleare una fonte energetica affidabile e stabile per la generazione del carico di base. Il principale svantaggio ambientale e di sicurezza legato all’energia nucleare è costituito dai rifiuti nucleari, in particolare il combustibile nucleare esausto, che può rimanere radioattivo per molti anni.
In passato si sono verificati drammatici incidenti nucleari di grande risonanza mediatica: basti pensare alla fusione parziale di Three Mile Island nel 1979,9 all'incidente di Chernobyl nel 198610 e al disastro di Fukushima nel 2011,11 causato da uno tsunami. Sebbene questi incidenti abbiano suscitato nell'opinione pubblica preoccupazioni e timori per l'energia nucleare, sfociati nel nimbismo (dall'acronimo NIMBY, Not In My Back Yard)12, va notato che il track record dell'energia nucleare rispetto ad altre fonti di energia13 depone in favore della sua sicurezza. Si noti inoltre che gli incidenti e gli incidenti sfiorati hanno portato a un miglioramento dei progetti di sicurezza nei reattori esistenti e nuovi.
Tabella 1: Quota di energia nucleare negli scenari IEA e BNEF
Fonti: World Energy Outlook 2023 Free Dataset - Data product - IEA; Bloomberg New Energy Finance New Energy Outlook 2021: Data Viewer (1.0.3); Credit Suisse. Ultimo aggiornamento: dicembre 2022 (E: Stime)
Nel World Energy Outlook 2023 dell’Agenzia internazionale dell'energia (IEA), il ruolo dell’energia nucleare aumenta in tutti e tre gli scenari delineati, laddove nel cosiddetto scenario rosso di Bloomberg New Energy Finance (BNEF) (transizione economica all’energia nucleare e all’idrogeno prodotto dal nucleare) il ruolo dell’energia nucleare diventa ancora più significativo. Le prospettive di crescita per l’energia nucleare si sono rafforzate nel 2023, quando la 28° Conferenza delle parti delle Nazioni Unite (COP28) ha invitato ad accelerare l’adozione delle tecnologie nucleari.14
Per quanto l'uranio sia estratto solo in pochi Paesi a livello globale, l'arricchimento è ancora più concentrato, con un ristretto gruppo di società di arricchimento del combustibile che operano in un numero limitato di Paesi. La Russia rappresenta solo il 5% della produzione globale di uranio,15 ma il Paese soddisfa quasi la metà della capacità di arricchimento mondiale,16 principalmente fornita dal Kazakistan.
Prima di approvare una legge che vieta le importazioni di combustibile nucleare russo sulla scia della guerra tra Russia e Ucraina,17 gli Stati Uniti importavano quasi la metà del loro combustibile nucleare dalla Russia.18 L’Europa si affida alla Russia per il 40% della sua fornitura di combustibile nucleare. Le sanzioni contro la Russia hanno fatto lievitare la domanda di combustibile nucleare non russo, con conseguente aumento della domanda di arricchimento dell’uranio al di fuori della Russia.19
Inoltre, l'estrattore di uranio Kazatomprom del Kazakistan, di proprietà statale, sta riscontrando problemi di produzione a causa della carenza di sostanze chimiche di processo,20 e anche il produttore canadese Cameco fatica a raggiungere gli obiettivi di produzione.21
Tabella 2: Equilibrio tra domanda e offerta di uranio (milioni di libbre)
Fonti: BMO Capital Markets (Research, 9.2.2024, pag. 3); World Nuclear Association; Credit Suisse. Ultimo aggiornamento: dicembre 2022 (E: Stime)
Un altro fattore responsabile della contrazione del mercato è stato l'acquisto finanziario di uranio, in particolare da parte di Sprott Physical Uranium Trust22, che ha acquistato circa 20 milioni di libbre di uranio nel 2022 e altri 4 milioni nel 2023; attualmente il trust detiene circa 64 milioni di libbre di uranio fisico, ovvero circa 1/3 della domanda globale annua.
Negli ultimi mesi l'offerta limitata e precaria, a fronte di un’elevata domanda di energia pulita e sicurezza energetica, ha portato i prezzi dell’uranio a nuovi massimi.
Sono in corso continue ricerche in ambito di energia nucleare, in particolare sulla fusione nucleare: l’energia nucleare può anche essere rilasciata in una reazione che combina due atomi per formare un atomo più grande. Tuttavia, questa reazione è molto meno controllabile di una reazione di fissione.23
Altri progressi sono stati compiuti nella progettazione dei reattori. In particolare, i cosiddetti SMR (piccoli reattori modulari) sembrano promettenti per via delle stime di costo più contenute e delle caratteristiche di sicurezza.24 Il primo progetto SMR è stato approvato dalla US Nuclear Regulatory Commission nel 202025 e la realizzazione è prevista nei prossimi anni.
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1 Britannica (2024). Periodic table. Link. Consultato il 26.3.2024
2 Gli atomi che hanno lo stesso numero di protoni ma differiscono per il numero di neutroni sono chiamati isotopi. L'U234 ha 92 protoni e 142 neutroni (e il suo numero di massa è 92+142=234), mentre l'U235 e l'U238 hanno rispettivamente 143 e 146 neutroni.
3 United States Nuclear Regulatory Commission (2023). Natural uranium. Link. Consultato il 21.3.2024
4 United States Nuclear Regulatory Commission (2020). Uranium Enrichment. Link. Consultato il 22.3.2024; Agenzia internazionale per l'energia atomica (2023). What is Uranium?. Link. Pubblicato il 16.8.2023. Consultato il 28.3.2024
5 World Nuclear Association (2022). Uranium Enrichment. Link. Consultato il 20.3.2024
6 encore energy (n.d.). Nuclear Energy: The Future. Link. Consultato il 28.3.2024; si noti che 149 galloni corrispondono a circa 3,55 barili o 564 litri di petrolio, e 17 000 piedi cubi di gas equivalgono a circa 481 metri cubi.
7 Credit Suisse (2022). Net Zero Asset Managers Initiative. Link. Pubblicato il 22.3.2022. Consultato il 28.3.2024
8 World Nuclear Association (n.d.). How can nuclear combat climate change. Link. Consultato il 28.3.2024
9 Office of NUCLEAR ENERGY (2022). 5 Facts to Know About Three Mile Island. Link. Pubblicato il 4.5.2022. Consultato il 27.3.2024
10 World Nuclear Association (2022). Chernobyl Accident 1986. Link. Consultato il 28.3.2024
11 World Nuclear Association (2023). Fukushima Daiichi Accident. Link. Consultato il 26.3.2024
12 Britannica (2024). NIMBY. Link. Consultato il 28.3.2024NIMBY | Meaning, Examples, & Facts | Britannica
13 Our World in Data (2020). What are the safest and cleanest sources of energy. Consultato dal link il 19.3.2024
14 Agenzia internazionale per l'energia atomica (2023). Nuclear Energy Makes History as Final COP28 Agreement Calls for Faster Deployment. Link. Pubblicato il 13.12.2023. Consultato il 26.3.2024
15 World Nuclear Association (2023). Uranium Production Figures, 2013-2022. Link. Consultato il 26.3.2024
16 World Nuclear Association (2022). Uranium Enrichment. Link. Consultato il 22.3.2024
17 CONGRESS.GOV (n.d.). H.R.1042 - Prohibiting Russian Uranium Imports Act. Link. Consultato il 28.3.2024
18 Finnish Institute of International Affairs (2023). Russia and Kazakhstan in the global nuclear sector: From uranium mining to energy diplomacy. Link. Pubblicato il 5.10.2023. Consultato il 27.3.2024
19 Bloomberg (2023). The Manhattan Project to Wean the World Off Russian Uranium. Link. Pubblicato il 23.8.2023. Consultato il 28.3.2024
20 Kazatomprom (2024). KAP expects adjustments to its 2024 Production. Link. Pubblicato il 12.1.2024. Consultato il 27.3.2024
21 World nuclear news (2024). Cameco looks to increase production as net earnings double. Link. Pubblicato l’8.2.2024. Consultato il 26.3.2024
22 Sprott (n.d.) Sprott Physical Uranium Trust. Link. Consultato il 28.3.2024
23 BBC (2022). Breakthrough in nuclear fusion energy announced. Link. Pubblicato il 13.12.2022. Consultato il 28.3.2024
24 IEA (n.d.) Nuclear Power and Secure Energy Transitions. Link. Consultato il 27.3.2024
25 United States Nuclear Regulatory Commission (2022). Licensing Activities for Small Modular Reactors. Link. Consultato il 27.3.2024
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