Fattibilità dei sistemi di gestione delle centrali nucleari basati su Blockchain

Nel mondo della tecnologia in rapida evoluzione, l'industria nucleare sta cercando soluzioni innovative per migliorare la sicurezza, la trasparenza e l'efficienza. Una di queste tecnologie promettenti è la blockchain, che offre un metodo decentralizzato e sicuro per tracciare e verificare le transazioni. 

Questa guida di Cryptopolitan esplora il potenziale della tecnologia blockchain nella gestione delle centrali nucleari e nelle varie fasi della catena di approvvigionamento dell'energia nucleare, dall'estrazione dell'uranio alla gestione dei rifiuti.

Panoramica della Blockchain e delle centrali nucleari

Le centrali elettriche stanno adottando sempre più l'automazione, portando a un aumento dell'uso di sistemi informatici. Per supportare questo processo, viene implementato un Sistema di Gestione dell'Impianto (PMS). Questo sistema aiuta nel funzionamento e nella gestione efficienti delle strutture dell'impianto. Comprende attività come gli orari di lavoro giornalieri, i piani di manutenzione, la pianificazione delle fermate e la gestione dei materiali. La pianificazione delle fermate include l'elenco delle attività, l'allocazione delle risorse e la programmazione, mentre la gestione dei materiali si concentra sui dettagli delle attrezzature, sullo stoccaggio e sui processi di ordinazione.

Inoltre, il PMS può assistere con i controlli di sicurezza radiologica, le qualifiche dei lavoratori, le calibrazioni degli strumenti e la gestione degli strumenti specializzati. Il settore energetico sta inoltre assistendo a un cambiamento verso l'uso di sistemi esperti per varie attività. Questi sistemi forniscono preziose informazioni per attività come la chimica dell'acqua nei reattori ad acqua pressurizzata, le procedure di emergenza e la pianificazione del combustibile.

Tuttavia, una sfida nella gestione delle centrali nucleari è garantire la fiducia tra i regolatori e il pubblico. Ci sono stati casi in cui sono state utilizzate parti non genuine o ritardi nella segnalazione dei problemi. Per affrontare queste preoccupazioni, è stata suggerita l'integrazione della tecnologia blockchain con il PMS. La blockchain offre vantaggi come la sicurezza dei dati, la trasparenza e la coerenza. Ma è essenziale notare che presenta anche sfide, specialmente per quanto riguarda la privacy e la gestione di grandi volumi di dati. Le potenziali applicazioni della blockchain si estendono a vari settori, dai servizi finanziari a quelli governativi e persino ai processi industriali. Una delle aree più promettenti per l'applicazione della blockchain è la gestione della catena di approvvigionamento.

Come rispondono le centrali nucleari ad incidenti o guasti

Organismi riconosciuti a livello internazionale come l'Agenzia Internazionale per l'Energia Atomica (IAEA) e l'Agenzia per l'Energia Nucleare dell'Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico (OECD/NEA) hanno stabilito un sistema di classificazione per misurare la gravità degli eventi nelle strutture nucleari. Questo sistema, noto come Scala Internazionale degli Incidenti ed Eventi Nucleari (INES), garantisce che gli incidenti nucleari siano classificati in modo coerente e facilmente comprensibili dal pubblico e dai media. Avviato nel 1990 e ampiamente adottato nel 1992, l'INES è utilizzato da circa 60 paesi, inclusa la Corea. All'interno di questa scala, le classificazioni da 4 a 7 indicano incidenti nucleari, mentre da 0 a 3 significano guasti.

Quando si verifica un incidente, l'operatore della centrale nucleare segnala tempestivamente i dettagli alle autorità competenti come la Commissione per la Sicurezza e la Sicurezza Nucleare (NSSC) e l'Istituto Coreano per la Sicurezza Nucleare (KINS). A seconda della gravità, questi organismi inviano team di esperti per indagare sull'incidente, determinarne la causa e suggerire misure preventive. I loro risultati vengono poi esaminati dalla NSSC, che consiglia all'impianto le azioni ulteriori da intraprendere. Dal 2013, sono stati implementati sistemi di allerta e messaggistica automatizzati per garantire la trasparenza e prevenire le coperture. Tuttavia, rimangono sfide nel garantire una trasparenza completa nella segnalazione degli incidenti.

Problemi con il sistema di gestione dell'impianto attuale

Il funzionamento di un sistema di gestione dell'impianto presenta una serie di sfide:

• Riparazione rapida dei dispositivi: Quando le attrezzature si guastano, è fondamentale ripararle tempestivamente. Ciò richiede di avere pezzi di ricambio a disposizione o un sistema per reperirli rapidamente. Collaborare con i principali produttori di attrezzature o condividere le informazioni sulla manutenzione tra centrali elettriche simili può accelerare questo processo.

• Documentazione di incidenti e guasti: È fondamentale mantenere registri accurati di tutti gli incidenti. Tuttavia, in situazioni di alta pressione, potrebbe essere difficile documentare gli eventi con precisione. I registri relativi al funzionamento, al malfunzionamento e alla manutenzione delle strutture di sicurezza devono essere segnalati in modo trasparente secondo le normative vigenti. Per garantire la fiducia del pubblico e prevenire sospetti di coperture, è necessario un sistema trasparente e istituzionalizzato di segnalazione e divulgazione delle informazioni.

Integrazione della Blockchain nelle operazioni delle centrali nucleari

La tecnologia blockchain è un sistema di registro decentralizzato progettato per facilitare le transazioni digitali. Sebbene molti siano familiari con il modo in cui l'Internet of Things (IoT) elabora le informazioni, ci sono crescenti preoccupazioni riguardo alla sua sicurezza. È qui che entra in gioco la blockchain, offrendo una soluzione a queste sfide di sicurezza.

L'obiettivo principale dell'integrazione della blockchain nella gestione delle centrali nucleari è garantire un trattamento obiettivo e trasparente delle informazioni sensibili. Invece di un sistema centralizzato, la blockchain opera in modo decentralizzato. 

Per le centrali nucleari, questo significa che può aiutare a prevenire qualsiasi modifica non autorizzata ai dati, assicurando che eventuali errori o sviste degli operatori non vengano nascosti. Inoltre, fornisce un modo affidabile per monitorare le azioni necessarie intraprese durante gli incidenti.

Blockchain per la gestione delle informazioni nelle centrali nucleari

Sebbene la tecnologia blockchain potrebbe non rivoluzionare il settore energetico a causa di sfide come l'affidabilità della rete, il consumo di energia e i rischi normativi, detiene un potenziale significativo per migliorare la gestione delle informazioni dell'impianto. Integrando la blockchain con il sistema DREAMS, c'è l'opportunità di monitorare eventi e guasti con una trasparenza e precisione senza precedenti.

La Corea del Sud gestisce 25 centrali nucleari. Dal 2005, la Korea Hydro & Nuclear Power (KHNP) utilizza un sistema di gestione integrata dell'impianto chiamato DREAMS per monitorare queste centrali. Questo sistema è stato aggiornato nel 2016, evolvendosi nel sistema Smart E-Tower, che incorpora tecnologie avanzate della quarta rivoluzione industriale. 

Se si verifica un problema in qualsiasi impianto, il sistema Smart E-Tower lo analizza, elabora una soluzione e comunica i risultati all'impianto interessato. Questo approccio centralizzato consente anche di monitorare tutti gli impianti simultaneamente, consentendo misure proattive per i problemi comuni.

L'integrazione della blockchain nel sistema di gestione delle informazioni dell'impianto può affrontare le sfide attuali, come:

• Garantire risposte rapide e sicure ad incidenti o guasti e assicurare una segnalazione accurata agli organi di vigilanza.
• Con la blockchain, i dati predefiniti possono essere segnalati automaticamente alle autorità competenti e le esperienze operative tempestive possono essere condivise con altri impianti.
• Tutte le parti interessate, rappresentate come nodi nella blockchain, possono condividere in modo trasparente informazioni su incidenti, guasti e persino pezzi di ricambio.
• Per realizzare questa visione di un PMS integrato con la blockchain, si raccomanda un modello di blockchain autorizzata.

Come può la blockchain migliorare la catena di approvvigionamento nucleare?

La versatilità della blockchain può essere sfruttata lungo tutta la catena di approvvigionamento nucleare, a partire dalle catene di approvvigionamento intricate per i singoli componenti. Dato che i risultati catastrofici di piccoli malfunzionamenti nelle centrali nucleari, come hanno evidenziato gli eventi recenti, è fondamentale garantire la verifica completa di ogni componente e materiale utilizzato nella produzione di energia nucleare.

Il settore nucleare, come molti altri, è caratterizzato da catene di approvvigionamento intricate. Per quanto riguarda il combustibile, il viaggio inizia nelle miniere di uranio. Negli ultimi decenni, i principali fornitori di uranio hanno incluso paesi come il Kazakistan, l'Uzbekistan, gli USA, la Russia e la Germania. Come dichiarato dall'Organizzazione Mondiale Nucleare, la domanda globale di energia nucleare richiede 67.500 tonnellate di uranio annualmente.

Il potenziale della blockchain in questo dominio è vasto. Può monitorare l'estrazione e la lavorazione dell'uranio, garantendo pratiche di estrazione sicure ed ecologiche, specialmente nelle economie emergenti come il Kazakistan, dove potrebbero esserci preoccupazioni. Inoltre, la blockchain può scoraggiare il furto o la dispersione di uranio dai siti di estrazione riconosciuti. Gli attuali sistemi di segnalazione possono richiedere oltre un mese per notificare la gestione della miniera delle forniture di uranio mancanti. Con la blockchain, questo tempo di segnalazione critico può essere notevolmente ridotto, migliorando la sicurezza e la responsabilità.

Blockchain per il tracciamento dell'arricchimento dell'uranio 

Dopo l'estrazione, la fase successiva nella catena di approvvigionamento del combustibile nucleare è l'arricchimento dell'uranio. È essenziale comprendere che l'uranio è composto da due isotopi: U-235 e U-238. La procedura di arricchimento mira ad amplificare la concentrazione di U-235 nell'uranio. Sebbene la maggior parte delle centrali nucleari richieda livelli di arricchimento dell'uranio del 3-5% di U-235, alcune richiedono livelli fino al 20%.

D'altra parte, l'uranio destinato alle armi nucleari deve raggiungere livelli di arricchimento fino al 90% di U-235. L'aspetto preoccupante è che la tecnologia utilizzata per arricchire l'uranio a livelli del 5% o del 20% può essere adattata per raggiungere la soglia del 90%. Questo potenziale abuso sottolinea i rigorosi controlli internazionali attualmente posti sull'arricchimento dell'uranio.

La blockchain offre una soluzione a questa sfida. Può stabilire un registro permanente dei lotti di uranio arricchito, rafforzando la manutenzione sicura dei record tra nazioni ed entità private che gestiscono strutture di arricchimento. Questo potrebbe essere strumentale nel prevenire l'arricchimento illecito dell'uranio a livelli di grado militare. Dopo l'arricchimento, la blockchain può ulteriormente garantire una traccia inalterabile dalla struttura di arricchimento alla centrale nucleare dove l'uranio viene utilizzato come combustibile.

Utilizzo della Blockchain per prevenire articoli contraffatti nelle centrali nucleari

Sebbene l'uranio sia fondamentale per la produzione di energia nucleare, è solo uno dei componenti della catena di approvvigionamento nucleare. Altri elementi cruciali comprendono sistemi informatici e chip che supervisionano la generazione di energia, nonché materiali fondamentali come ceramiche, acciaio e calcestruzzo che costituiscono l'infrastruttura.

Una preoccupazione urgente nel settore nucleare, come in molti altri settori, è l'infiltrazione di articoli contraffatti, fraudolenti e sospetti (CFSI).

Tracciando parallelismi con l'iniziativa Food Trust di Walmart, che obbliga i fornitori a tracciare i prodotti fino alla loro origine utilizzando la blockchain, le centrali nucleari potrebbero adottare un approccio simile. Richiedendo che tutti i materiali, fino ai loro componenti di base, siano tracciabili tramite un sistema blockchain, il rischio di incorporare articoli contraffatti potrebbe essere notevolmente ridotto. Ciò ridurrebbe a sua volta gli potenziali incidenti derivanti da materiali scadenti o contraffatti.

Tuttavia, l'implementazione di un tale sistema non è priva di sfide. Molte strutture nucleari si affidano attualmente a registrazioni cartacee tradizionali, mancando anche di un tracciamento computerizzato di base per le loro catene di approvvigionamento. La transizione verso un sistema basato su blockchain richiederebbe una revisione significativa dei loro processi esistenti.

Tracciamento dei rifiuti delle centrali nucleari con la Blockchain

Oltre a garantire la sicurezza dei materiali nucleari nelle fasi iniziali e ad aiutare i processi di ispezione, la blockchain emerge come uno strumento promettente per la gestione dei rifiuti nucleari.

I rifiuti nucleari variano nei loro livelli di rischio. Sebbene alcuni siano relativamente innocui, certi tipi di rifiuti possono mantenere la loro radioattività, rappresentando minacce per la salute umana per millenni. I metodi tradizionali di stoccaggio dei rifiuti hanno talvolta fallito a causa della corrosione, risultando in perdite pericolose. Riconoscendo queste sfide, nazioni come gli USA e la Finlandia stanno strategizzando per immagazzinare i rifiuti nucleari in profondità all'interno di strutture sotterranee sicure. Tali misure mirano a prevenire la contaminazione della falda acquifera e a scoraggiare potenziali furti o sabotaggi.

Per il successo di queste strategie di stoccaggio sotterraneo, un tracciamento meticoloso dei prodotti di scarto è fondamentale. Qui, le capacità della blockchain brillano.

Nel 2020, è stata presentata un'iniziativa degna di nota chiamata SLAFKA. Uno sforzo collaborativo tra il programma Blockchain in Practice del Stimson Center, l'Autorità Finlandese per la Sicurezza Radiologica e Nucleare (STUK) e l'Università del Nuovo Galles del Sud in Australia, SLAFKA è un prototipo di blockchain su misura per la salvaguardia dei rifiuti nucleari. Il progetto si concentra sul monitoraggio del combustibile esaurito nello stoccaggio sotterraneo, consentendo alle parti fidate di condividere informazioni vitali preservando al contempo la riservatezza complessiva.

Conclusione

La tecnologia blockchain, con le sue caratteristiche intrinseche di trasparenza e sicurezza, presenta una soluzione trasformativa per l'industria dell'energia nucleare. Integrando la blockchain in varie fasi della catena di approvvigionamento nucleare, c'è il potenziale per una supervisione migliorata, una riduzione dei rischi e un aumento della fiducia pubblica. Man mano che l'industria continua a dare priorità alla sicurezza e alla trasparenza, la blockchain potrebbe benissimo diventare uno strumento indispensabile nel suo arsenale.