Smantellare i reattori nucleari a grafite in modo migliore
Nel mondo esistono un’ottantina di centrali nucleari moderate a grafite, 50 delle quali sono situate in Europa, principalmente nel Regno Unito. Costruite negli anni Cinquanta e Sessanta, la maggior parte di esse è stata chiusa da almeno 20 anni; finora, tuttavia, solo alcuni dei loro reattori più piccoli sono stati smantellati. Le grandi dimensioni degli edifici, la loro complessa geometria e la varietà dei materiali utilizzati rendono il compito di smantellarli estremamente impegnativo dal punto di vista tecnico. I principali operatori europei di reattori a grafite e altri partner hanno lavorato insieme per 3 anni nell’ambito del progetto INNO4GRAPH, finanziato dall’UE, al fine di valutare diversi scenari di disattivazione e di sviluppare nuovi strumenti fisici e digitali. «Invece di lavorare separatamente, abbiamo deciso di dare vita a un team a livello europeo per affrontare congiuntamente le sfide tecniche», spiega Philippe Lefevre, coordinatore di INNO4GRAPH e responsabile dei progetti dimostrativi industriali presso l’impresa francese Electricité de France (EDF). Il progetto ha riunito esperti di diversi settori, tra cui operatori di impianti nucleari, specialisti di smantellamento, organizzazioni di formazione, laboratori e soggetti accademici.
La sicurezza quale priorità nello smantellamento delle centrali nucleari
Lo smantellamento dei reattori nucleari deve essere effettuato in modo sicuro: non c’è margine di errore. Di conseguenza, l’équipe ha innanzitutto sviluppato strumenti intesi ad aiutare gli operatori a prepararsi allo svolgimento di questa operazione. Tra le soluzioni concepite figurano un inventario fisico e radiologico di tutti i reattori, nonché elementi di sostegno al processo decisionale quali strumenti per l’analisi dei costi e simulazioni digitali. La squadra ha inoltre compiuto progressi nella caratterizzazione delle proprietà meccaniche della grafite. «A causa delle diverse modalità di lavorazione del materiale, la grafite presente nei reattori è diversa, ad esempio, se essi sono situati in Francia o in Italia. Ci siamo concentrati sulle proprietà meccaniche relative allo smantellamento allo scopo di progettare strumenti validi per qualsiasi contesto», spiega Lefevre. Nel dimostratore industriale di EDF nel comune francese di Chinon è stato costruito un prototipo a grandezza naturale di una pila di grafite, con l’obiettivo di collaudare gli strumenti per il recupero di tale materiale a distanza. «Abbiamo progettato il prototipo affinché fosse modificabile al fine di rappresentare altri reattori, consentendo l’integrazione di blocchi di grafite di forme diverse.»
Un enorme braccio robotico per lo smantellamento a distanza
Il team di INNO4GRAPH ha quindi elaborato uno scenario di smantellamento basato sull’apertura della parte superiore dell’edificio del reattore e sull’installazione di una piattaforma in cima ad esso, dove ospitare un sistema di implementazione a distanza contenente un braccio robotico gigante, lungo fino a 30 metri, dotato della capacità di arrivare fino alla parte inferiore della struttura. Il progetto ha quindi sviluppato le specifiche tecniche del braccio e quelle più generiche per altri strumenti, come quello per il recupero a distanza dei blocchi di grafite.
Agevolare la robotica grazie ai laser
La squadra si è avvalsa della tecnologia laser per tagliare la grafite, riuscendo a raggiungere una profondità di 60 millimetri. «La tecnologia laser offre il vantaggio di semplificare le operazioni senza comportare alcuno sforzo meccanico, rendendo più facile la costruzione del braccio robotico», osserva Lefevre. La condivisione di informazioni con altri progetti come LD-SAFE, che sfrutta il taglio laser per smantellare i reattori ad acqua leggera, si è rivelata utile. Per simulare lo smantellamento delle pile di grafite del reattore francese A2 di Chinon, di quello italiano di Latina e del reattore spagnolo I di Vandellòs sono stati utilizzati strumenti digitali di nuova concezione. «Grazie a INNO4GRAPH, ora sappiamo con certezza che questo tipo di tecnologia può essere utilizzata per lo smantellamento di qualsiasi reattore», conclude Lefevre. Tuttavia, l’esperto ritiene che una comprensione comune da parte degli operatori europei delle sfide esistenti in tal ambito e il loro impegno a continuare a sviluppare strumenti e metodologie in modo congiunto si riveleranno altrettanto preziosi.
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