Sviluppo di tecniche di ottimizzazione della portata di refrigerante in sottocanali di reattori nucleari a piombo liquido

In questa tesi si parlerà dei sistemi LFR (Lead cooled Fast Reactor). Viene sviluppato un metodo per ottimizzare la portata di fluido refrigerante all’interno del nocciolo di un reattore nucleare. Il reattore deve essere formato da un gruppo di assemblaggi distinti, ciascuno contenente al suo interno le barre di combustibile. In ciascun assemblaggio è possibile modulare la quantità di fluido refrigerante entrante mediante un meccanismo meccanico apposito che dovrà essere progettato (”gagging”). L’ottimizzazione della portata è guidata dai parametri di progetto del reattore. Uno dei parametri più importanti è la temperatura massima della guaina del combustibile nella parte a contatto con il fluido refrigerante (cladding). Nel caso di un reattore a piombo liquido (LFR), la corrosione del piombo sulla superficie esterna della guaina del combustibile è una problematica che limita la temperatura massima in uscita del fluido dal reattore. Essendo che la potenza del reattore varia sia internamente ad un assemblaggio sia tra gli assemblaggi, servirebbe una portata specifica per ogni assemblaggio per controllare la temperatura di ogni assemblaggio. E’ possibile in teoria fissare la portata di fluido refrigerante per ogni assemblaggio, ma questo risulterebbe troppo complicato dal punto di vista meccanico (servirebbe apposito sistema meccanico per ogni assemblaggio). Per fare in modo di ridurre questa complessità, si raggruppano gli assemblaggi in modo da mandare a ciascun gruppo la medesima portata. In questo modo, il numero dei meccanismi meccanici per fissare la portata sarà uguale al numero dei gruppi. All’interno di ogni gruppo ci sarà una disparità di potenza tra gli assemblaggi anche se essi riceveranno tutti la stessa portata. Il che comporta un sovradimensionamento del sistema se il numero dei gruppi è basso.