Descrizione del progetto
Un rivestimento innovativo migliorerà la sicurezza dei reattori nucleari in condizioni normali e avverse
L’energia nucleare svolgerà un ruolo fondamentale nella riduzione delle emissioni e nell’attenuazione dei cambiamenti climatici. Nei reattori raffreddati ad acqua, la parte più critica dei gruppi di combustibile è il rivestimento. Esso incapsula il combustibile, trattiene i prodotti di fissione e trasferisce il calore generato dal combustibile all’acqua circostante. L’attuale rivestimento è soggetto a guasti durante gli incidenti. I combustibili tolleranti agli incidenti (ATF, Accident Tolerant Fuels) sono combustibili e materiali di rivestimento di nuova concezione, sviluppati per resistere alla perdita di refrigerante per un periodo più lungo o addirittura indefinito rispetto alle tecnologie attuali. Il progetto SCORPION, finanziato dall’UE, affronterà importanti punti deboli relativi ai promettenti concetti di materiali di rivestimento compositi in fibra di carburo di silicio (SiC, Silicon Carbide)/matrice di SiC per gli ATF, attraverso un adattamento altamente innovativo del materiale su scala nanometrica.
Obiettivo
The Fukushima Daiichi event in 2011 demonstrated the need for enhanced nuclear energy safety, becoming a major driving force for global investments in accident-tolerant fuels (ATFs) over the past decade. Candidate ATF cladding material concepts that are being developed in replacement of the standard zirconium-based alloy (zircaloy) fuel cladding materials used in light water reactors (LWRs) must outperform commercial zircaloys under nominal operation, high-temperature transient (<1200°C) and accident (>1200°C) conditions. SiC/SiC composites are a rather revolutionary ATF cladding material concept exhibiting inherent refractoriness, pseudo-ductility, and a lack of accelerated oxidation during a loss-of-coolant scenario. Due to their unique potential in meeting the stringent property requirements of the ATF cladding application, SiC/SiC composites have already claimed large global investments. Despite these investments, all state-of-the-art variants of the SiC/SiC composite cladding material concept must still overcome inherent shortcomings prior to their perspective deployment. Two important weaknesses are their inadequate compatibility with the coolant (water and steam) and the early (<2 dpa) saturation of radiation-induced swelling during nominal operation. SCORPION strives for a radical improvement in the performance of SiC/SiC composite fuel claddings by highly innovative material tailoring on the nanoscale, so as to limit hydrothermal corrosion and radiation swelling, while also modifying the fibre/matrix interface for better stability under irradiation and in high-temperature oxidizing environments. SCORPION is an ATF application-driven international collaboration between Europe, the USA and Japan, which combines multidisciplinary scientific excellence, stakeholder know-how, and cutting-edge manufacturing approaches to produce proof-of-concept SiC/SiC composite cladding materials with a radically optimized performance for Gen-II/III LWR service environments.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
EURATOM-RIA - EURATOM Research and Innovation ActionsCoordinatore
16163 Genova
Italia