Ricerca della distribuzione in batch ottimale degli elementi di combustibile del reattore gen. IV dimostrativo refrigerato al piombo ALFRED

Obiettivo dell’elaborato di tesi è la ricerca di una distribuzione in batch ottimale degli elementi di combustibile per il reattore dimostrativo ALFRED. Le batch sono gruppi di elementi che vengono caricati e scaricati nel/dal nocciolo nello stesso istante, in questo caso gli assembly sono suddivisi in cinque batch, con l’obiettivo di ridurre lo swing di criticità e quindi per ridurre l’onere del sistema di controllo. L’ottimo del problema in esame passa attraverso il soddisfacimento dei seguenti targets: -in grado di perturbare il meno possibile la reattività tra i vari cicli -in grado di perturbare il meno possibile la distribuzione di potenza. Essendo la potenza legata alla temperatura del combustibile (Tfuel) e alla temperatura della sua guaina (Tclad) è necessario evitare la creazione di hotspot di potenza nei vari cicli per evitare che tali valori limite di temperatura, sulla quale il progetto del nocciolo è stato basato, siano oltrepassati. I criteri adottati per la determinazione della distribuzione in batch ottimale sono i seguenti: 1.Mantenimento della reattività complessiva del nocciolo ad un valore costante nell’arco dei cinque cicli di equilibrio 2.Distribuzione uniforme degli elementi della batch sulla mappa di nocciolo 3.Età media dei cluster (ossia i gruppi formati dai singoli elementi e da quelli ad essi adiacenti) e delle posizioni equidistanti dal centro tendente ai due anni. All’interno di un approccio iterativo, in cui i risultati di ogni tentativo sono stati un punto di partenza per incrementare il numero di criteri e considerazioni utili, è stata determinata la distribuzione in batch definitiva. Le operazioni di post-processing eseguite hanno consentito di determinare che la distribuzione in batch adottata permette il rispetto dei vincoli termici del reattore, questo grazie anche all’adozione di opportune strategie di orifiziatura che aumentando la portata di refrigerante ai canali più caldi, consentono un’asportazione di calore superiore.