CIRCE-THETIS Experimental Campaign: Prototypical Main Coolant Pump and Helical Coil Steam Generator Characterization

Il repentino aumento della domanda di energia elettrica, in questo periodo di transizione energetica, ha posto la necessità di individuare fonti energetiche a basse emissioni di gas serra. In tale contesto, l’impiego del nucleare da fissione, grazie ad un’elevata densità energetica, costituisce una scelta ottimale per un futuro sostenibile. In questi anni la ricerca internazionale, attraverso il Generation IV International Forum (GIF), ha posto l’attenzione sui reattori veloci raffreddati al piombo, i quali, grazie allo spettro neutronico veloce, consentono la chiusura del ciclo del combustibile e una significativa riduzione di attinidi minori e scorie. Inoltre, nel 2021 è stata fondata la start-up italiana newcleo S.p.A., con l’obiettivo di sviluppare un proprio reattore veloce raffreddato al piombo di tipologia SMR (Small Modular Reactor). Tali sforzi si sono concretizzati mediante una partnership con l’ENEA, che ha messo a disposizione conoscenze e competenze maturate in oltre vent’anni di ricerca. Attualmente, presso il Centro Ricerche ENEA di Brasimone numerosi impianti sperimentali supportano il raggiungimento di tali obiettivi. Tra essi, di particolare rilevanza è l’infrastruttura non nucleare a piscina CIRCE (CIRColazione Eutettico), che impiega la lega eutettica piombo-bismuto come refrigerante primario ed è progettata per condurre studi ad effetti integrati. Le attività descritte in questa tesi si concentrano sulla nuova sezione di prova THETIS (Thermal-hydraulic HElical Tubes Innovative System), caratterizzata da una pompa a flusso assiale (Main Coolant Pump) per la circolazione di LBE e da un innovativo generatore di vapore prototipale a tubi elicoidali (Helical Coil Steam Generator). L’analisi ha riguardato inizialmente la valutazione delle prestazioni della MCP, successivamente la caratterizzazione dell’HCSG, e infine la conduzione di un test PLOF (Protected Loss of Flow), utilizzando lo stesso generatore come sistema DHR (Decay Heat Removal).