Circe, viaggio nel nucleare di IV Generazione

Viaggio all'interno dell'impianto Circe, progettato e realizzato presso il Centro ENEA di Brasimone: si tratta del più grande un impianto sperimentale al mondo, finalizzato a supportare lo sviluppo della tecnologia dei metalli liquidi pesanti per gli impianti nucleari a fissione.
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Viaggio all'interno dell'impianto Circe, progettato e realizzato presso il Centro ENEA di Brasimone: si tratta del più grande un impianto sperimentale al mondo, finalizzato a supportare lo sviluppo della tecnologia dei metalli liquidi pesanti per gli impianti nucleari a fissione.

ProduttoreENEAWebTV
Autori
  • Laura Moretti,
  • Roberto Ciardi
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Data07/07/2011
LinguaItaliano
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Descrizione completa

Ci troviamo presso il Centro Ricerche Enea di Brasimone, nel cuore dell’Appennino tosco-emiliano, dove un gruppo di giovani ricercatori italiani è stato il precursore di un’iniziativa unica al mondo.
Proprio qui, nel 2003 infatti, ...

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Ci troviamo presso il Centro Ricerche Enea di Brasimone, nel cuore dell’Appennino tosco-emiliano, dove un gruppo di giovani ricercatori italiani è stato il precursore di un’iniziativa unica al mondo.
Proprio qui, nel 2003 infatti, grazie al grande bagaglio di professionalità e competenze mantenuto nel tempo, è stato realizzato un impianto sperimentale dal nome mitologico, il più grande al mondo, finalizzato a supportare lo sviluppo della tecnologia dei metalli liquidi pesanti per gli impianti nucleari a fissione.
Stiamo parlando di CIRCE. Cediamo al suo richiamo innovativo ed iniziamo il viaggio per scoprirne i segreti.


Intervista a Mariano Tarantino


Qui al Brasimone ci concentriamo soprattutto, per quanto riguarda lo sviluppo di tecnologie dei sistemi refrigerati a piombo, sulla termoidraulica dei metalli liquidi, sullo sviluppo dei materiali strutturali innovativi e non, sulla qualifica dei componenti e sulla realizzazione di  prove integrali su larga scala.
Questo edificio sperimentale è l’ex edificio reattore PEC che oggi abbiamo riciclato per installare i nostri impianti sperimentali sulla IV^ generazione.

L’impianto Circe è formato da 3 componenti principali: il contenitore, o vessel di prova, il serbatoio di stoccaggio ed il vessel di trasferimento.
Il serbatoio di prova ha un’altezza di 8 metri realizzato interamente in acciaio inossidabile ed ha un diametro esterno di 1,2 metri. durante l’esecuzione delle campagne sperimentali, il serbatoio di prova può essere riempito dalle circa 70 - 90 tonnellate di piombo bismuto.
“Piombo” è dunque la parola chiave di Circe: perché non reagisce con aria e acqua e perché, bollendo a più di 1700°, permette di realizzare sistemi non pressurizzati. Perché grazie all’attitudine a generare moti in circolazione naturale, non ha bisogno di energia ne di pompe per rimuovere il calore di decadimento. E infine perché trasforma in energia la maggior parte del combustibile utilizzato.
Circe è un impianto in configurazione a piscina riempita di metallo liquido perché è la configurazione attuale per quanto concerne lo sviluppo dei sistemi refrigerati a piombo
Sull’impianto sono state condotte numerose campagne sperimentali in ambito europeo e internazionale, con ottimi risultati sia per la caratterizzazione dei materiali strutturali che per la qualifica dei componenti.

Il vessel di prova dell’impianto Circe date le sue dimensioni, è stato posizionato su tre piani differenti; attualmente ci troviamo sul piano intermedio dove è possibile notare la gonna di supporto appositamente progettata per questo impianto. L’impianto è progettato per lavorare fino a 500°, a una pressione massima di 16 bar e con un contenuto di metallo liquido fino a 90 tonnellate.
La configurazione e la ridondanza degli elementi dell’impianto, e l’applicazione del principio dei vasi comunicanti, ha permesso ai ricercatori di evitare l’installazione di parti meccaniche in movimento, garantendo così sicurezza ed affidabilità.
Questa è la parte inferiore con le colonne di supporto per assorbire movimenti trasversali e come si può notare nella parte inferiore è visibile la tubazione di drenaggio durante le fasi di riempimento e svuotamento dell’impianto.
Il serbatoio S300 ha un volume che è circa un decimo dell’intero volume a disposizione per l’impianto ed è collegato attraverso particolari tubazioni sia con il serbatoio di stoccaggio s200 che è nel piano superiore sia con il serbatoio di prova, con il vessel di prova, s100.

Il componente principale della sezione di prova è costituito essenzialmente dal simulatore elettrico di un elemento di combustibile, interamente progettato da ENEA.
Questo componente simula l’elemento di combustibile del reattore nucleare, ha una potenza, su una lunghezza di un metro, di 1 megawatt, ed è costituito da elementi scaldanti elettrici che servono appunto per simulare la termo-fluidodinamica di un elemento di combustibile in un reattore refrigerato a piombo. Questi elementi di combustibile hanno un diametro di 8,2 mm, sono posizionati su un lattice esagonale.
Monitoraggio e controllo costante, assicurano che le attività sperimentali e di simulazione dei transitori incidentali si concludano con successo.
Su questo sinottico è possibile vedere l’accoppiamento che viene realizzato all’interno dell’impianto tramite lo scambiatore di calore, la sezione scaldante che è il componente principe della sezione di prova e ha permesso mediante anche l’utilizzo di questo sistema di acquisizione dati e controllo potenza, la realizzazione del primo esperimento a livello europeo se non mondiale, di accoppiamento in piscina di un sistema a scambiatore di calore sorgente termica della potenza di 1 megawatt.
Dalla ricerca di base al prototipo industriale, l’ultimo grande balzo in avanti a livello mondiale, Circe lo ha effettuato nel 2010, quando i ricercatori hanno realizzato il più grande dimostratore termoidraulico su larga scala del sistema primario di un reattore refrigerato a metallo liquido pesante.
Nell’ultima campagna sperimentale realizzata sull’impianto Circe, abbiamo realizzato la cosiddetta attività ICE, Integral Circulation Experiment. L’obiettivo di questa attività è stata quella di simulare il comportamento termoidraulico di un reattore nucleare refrigerato a piscina. All’interno della piscina abbiamo installato uno scambiatore di calore prototipico, che è un scambiatore progettato per sistemi refrigerati a piombo, una sorgente termica della potenza di 1 megawatt, il tutto corredato da una sezione prova.
Il viaggio dentro Circe è terminato. Ma la ricerca va avanti e nuovi orizzonti possono aprirsi davanti a noi, grazie al lavoro e alla passione degli scienziati italiani.

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