Valutazione della sicurezza della tenuta stagna per reattori nucleari raffreddati a liquido
Una delle osservazioni più importanti a favore dei reattori veloci riguarda la loro sicurezza. Usando un refrigerante a metallo liquido, i reattori veloci beneficiano della conducibilità termica molto elevata del metallo. In teoria, un reattore veloce raffreddato a metallo liquido può spegnersi senza superare i limiti di temperatura. La progettazione di reattori per l’uso con metalli liquidi, tuttavia, richiede una comprensione completa della loro termoidraulica che il progetto SESAME (thermal hydraulics Simulations and Experiments for the Safety Assessment of MEtal cooled reactors), finanziato dall’UE, intende fornire. Il progetto si è concentrato sul reattore veloce raffreddato al piombo (LFR) e sul reattore veloce raffreddato a sodio (SFR), entrambi considerati dal Forum internazionale Generazione IV (GIF) come le tecnologie nucleari più promettenti per i reattori di prossima generazione. «L’obiettivo era quello di migliorare la sicurezza dei reattori veloci raffreddati a metallo liquido, rendendo disponibili nuovi risultati sperimentali relativi alla sicurezza e migliori approcci numerici», afferma il dott. Mariano Tarantino, coordinatore del progetto. «Ciò consentirà ai progettisti di sistema di migliorare le attrezzature rilevanti per la sicurezza, portando di conseguenza a standard di sicurezza e cultura migliorati». Il team del progetto si è concentrato su quattro dimostratori europei: ASTRID (prototipo industriale volto a confermare le opzioni di innovazione per la tecnologia del reattore veloce raffreddato a sodio), ALFRED (dimostratore di reattore veloce raffreddato al piombo in Romania), MYRRHA (struttura di irradiazione di spettro di neutroni veloce polifunzionale che funge da impianto pilota sperimentale per la tecnologia a piombo in Belgio) e SEALER (un piccolo reattore svedese raffreddato a piombo progettato per la produzione di energia commerciale in Canada). Si proponevano nello specifico di affrontare le sfide pre-normative, relative alla sicurezza fondamentale che questi dimostratori hanno dovuto affrontare. SESAME ha fornito vari approcci numerici per la progettazione e la valutazione della sicurezza di questi reattori avanzati. Tra le altre cose, fornisce una comprensione più approfondita della turbolenza negli insiemi di elementi di combustibile, dei fenomeni di miscelazione e di fluttuazione della temperatura che avvengono all’interno di una piscina di reattori con un database di proprietà e modelli avanzati di flussi di calore turbolenti. Il progetto: ha considerato diversi scenari termoidraulici per il nucleo del reattore, dove si prevedono le temperature più elevate; ha convalidato con successo approcci alla dinamica dei fluidi computazionale (CFD) in diversi scenari; ha progettato un impianto di supporto per esperimenti relativi alla convezione naturale e al congelamento del piombo in una geometria a piscina; ha valutato le prestazioni termoidrauliche di una struttura a piscina LBE durante un incidente con perdita di portata protetto (PLOFA). Segnalazioni dettagliate e un manuale Un altro risultato importante del progetto consiste in una serie di linee guida, comprensive di segnalazioni per la verifica, la convalida e la quantificazione dell’incertezza dell’utilizzo di strumenti numerici in metalli liquidi. «È stato inoltre elaborato e pubblicato un manuale che mette in evidenza i principali risultati del progetto SESAME ma include anche spunti e prospettive internazionali. Questo manuale dovrebbe essere un buon punto di partenza per giovani professionisti e studenti in questo particolare settore», afferma il dott. Tarantino. Nel complesso, SESAME fornisce le conoscenze necessarie per la costruzione di reattori veloci a metallo liquido, nonché il supporto alle autorità normative e alle organizzazioni di supporto tecnico in Europa. Si prevede che i nuovi dati sperimentali e gli approcci avanzati di simulazione sviluppati nell’ambito del progetto sosterranno l’interazione tra le parti interessate e la società civile sulla sicurezza dei reattori nucleari, mentre la base di conoscenze del progetto consentirà all’UE e ai suoi Stati membri di sviluppare e attuare solide politiche in materia di sicurezza.
Parole chiave
SESAME, valutazione della sicurezza, nucleare, raffreddamento a liquido, produzione di energia, valutazione, linee guida, reattore veloce, metallo liquido
