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Studiare le tecnologie alla base dei reattori nucleari a sali fusi

I reattori nucleari a sali fusi (MSFR) si sono imposti come alternativa a lungo termine ai reattori a neutroni veloci a combustibile solido. Un progetto finanziato dall’UE ha convalidato uno schema di progettazione di MSFR in grado di soddisfare i requisiti dei reattori di IV generazione (Gen IV).
Studiare le tecnologie alla base dei reattori nucleari a sali fusi
I reattori a sali fusi sono reattori nucleari che utilizzano un combustibile fluido sotto forma di fluoruro o sale di cloruro molto caldo anziché un combustibile solido. Poiché il sale combustibile è liquido, può fungere sia da combustibile per generare calore, sia da refrigerante per rimuoverlo e trasportarlo nella centrale di produzione. Il carburante liquido non può fondere. Il sistema funziona a pressioni standard anziché a pressioni estremamente elevate e il combustibile è meno suscettibile al danno da neutroni, il che comporta un maggior utilizzo del combustibile.

Anche se il progetto originale risale agli anni Sessanta, presentava alcuni svantaggi principali. Il principio è stato ripreso per realizzare i sistemi nucleari a spettro veloce Gen IV per via dei suoi numerosi vantaggi, con l’obiettivo di modificarlo per soddisfare nuove specifiche. Gli scienziati hanno avviato il progetto EVOL (“Evaluation and viability of liquid fuel fast reactor system”), finanziato dall’UE, per progettare il miglior MSFR a condizione che studi fisici, chimici e materiali ne dimostrino la capacità di soddisfare gli obiettivi Gen IV.

L’iniziativa EVOL ha condotto studi approfonditi finalizzati all’ottimizzazione della configurazione dei modelli e dei sistemi MSFR che utilizzano calcoli termoidraulici e neutronici. Diversamente dalle progettazioni precedenti, il sale del mantello fluisce in un circuito esterno al relativo contenitore. Questa disposizione fa sì che i neutroni che sfuggono dal nucleo del reattore vengano catturati dal mantello circostante garantendo, in tal modo, enormi risparmi di tali particelle.

Quanto ai materiali fissili che alimentano l’MSFR, sono state proposte due miscele di sali contenenti uranio 235 e plutonio 239 allo scopo di soddisfare i requisiti del reattore. L’attenzione dei ricercatori è stata rivolta alle proprietà fisio-chimiche di queste sostanze, tra cui viscosità, densità, punto di fusione, solubilità, capacità termica e punto di vaporizzazione.

Gli scienziati hanno proposto una nuova procedura per il ritrattamento di combustibile finalizzato al recupero della composizione di sale e valutato il comportamento di tutti i prodotti di fissione durante il processo di ritrattamento. Una parte dei lavori è stata incentrata sulla progettazione di un reattore al torio in grado di bruciare il plutonio e attinidi minori e di convertirli in uranio 233 riducendo, nel contempo, la produzione di rifiuti a vita lunga.

Le attività divulgative del progetto prevedevano 62 pubblicazioni e 85 presentazioni nel corso di conferenze.

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Argomenti

Nuclear Fission

Keywords

Reattori nucleari a sali fusi, IV generazione, combustibile liquido, risparmi di neutroni, ritrattamento di combustibile