Validation and modelling of fast neutron reactors intermediate heat exchanger by means of Claudina tests

Decarbonizzazione e crisi energetica sono tra i temi più caldi degli ultimi anni. L'energia nucleare è sempre stata una delle tecnologie con i livelli più alti di sicurezza, che ha saputo migliorarsi e rinnovarsi nel corso degli anni. Stiamo oggi assistendo ad un Rinascimento dell'energia nucleare, che, grazie ai progetti SMR e GenIV, sta diventando di interesse pubblico ancora una volta. Questo lavoro di tesi si basa sulla modellazione e validazione di vari approcci di calcolo sul mock-up di uno scambiatore di calore intermediario di un reattore a sodio liquido, tecnologia più assodata tra quelle GenIV. Il lavoro si inserisce nel contesto dei lavori relativi ai test di fine vita del reattore Phènix. Dopo una analisi dello stato dell'arte delle correlazioni di scambio termico e caduta di pressione, queste vengono ordinate e testate in diverse metodologie di calcolo, di precisione e costo computazionale crescente. Per prima viene testata la scala sistema, grazie al codice CATHARE, basata su una discretizzazione 0D/1D e con equazioni semplificate. Tale codice, nato per la simulazione di impianti, è dotato di un modulo apposito per la modellazione degli scambiatori di calore. Segue l'approccio multiscala, dove il fluido esterno tubi viene simulato in scala coarse CFD tramite il codice TrioCFD ed il secondario rimane modellato da CATHARE. Tale accoppiamento viene gestito da MATHYS. Vari modelli geometrici vengono testati per determinare l'incidenza di questi sui profili delle cadute di pressione e quindi sui profili di temperatura del fluido. Per ciascuno dei due metodi descritti viene individuata la correlazione migliore grazie ad un confronto con le correlazioni di default del codice e dei dati sperimentali. Infine, un calcolo di scala CFD, grazie al codice Code_Saturne, ha permesso di cogliere aspetti del moto impossibili da catturare con gli altri due approcci. Le correlazioni più performanti, insieme con i modelli migliori, vengono presentati ed analizzati.