Un nuovo scambiatore di calore per futuri reattori nucleari di IV generazione raffreddati a piombo liquido. È quanto ha progettato e realizzato ENEA nell’ambito del progetto europeo PATRICIA, che vede insieme 25 istituzioni di ricerca di 11 paesi, tra cui il Cern di Ginevra e tre partner italiani (ENEA, Politecnico di Milano e Università di Pisa). Il progetto punta a trovare soluzioni alla chiusura del ciclo del combustibile per offrire con il raffreddamento a metallo liquido pesante una soluzione al problema dei rifiuti radioattivi ad elevata radiotossicità e alla proliferazione nucleare.
“Questo scambiatore offre vantaggi rilevanti in termini di compattezza rispetto ai precedenti sistemi, migliorando l’efficienza del trasferimento di calore e incrementando la distanza tra i baricentri termici nel processo di circolazione naturale”, sottolinea il referente ENEA del progetto Daniele Martelli, ricercatore del Laboratorio Impianti e Tecnologie dei Metalli liquidi del Centro Ricerche Brasimone (Bologna). “Inoltre, i dati sperimentali raccolti costituiranno una risorsa fondamentale per la validazione dei codici numerici di calcolo utilizzati a supporto della progettazione di futuri reattori avanzati”.
Fin dai primi anni 2000 ENEA ha iniziato sviluppare tecnologie per reattori nucleari raffreddati a metallo liquido pesante (HLM – Heavy Liquid Metal), con l’obiettivo di sviluppare una tecnologia nucleare sicura e affidabile. In questo contesto, è stata sviluppata e messa in funzione la struttura sperimentale CIRCE (CIRColazione Eutettico), attualmente la più grande in Europa, dove è stato testato il nuovo scambiatore di calore.
L’impianto CIRCE si caratterizza per un vessel principale con un diametro interno di circa 1,2 m e un’altezza di 8,5 m, capace di contenere fino a 90 tonnellate di lega eutettica di piombo[1]. Al suo interno vengono installate sezioni di prova continuamente aggiornate per soddisfare le esigenze di progetti sperimentali avanzati. Sull’impianto è disponibile una potenza di 1 MW che permette la simulazione di flussi termici rappresentativi di un reattore nucleare (Fig. 1) e le sue ampie dimensioni permettono di testare grandi componenti , anche in scala 1:1. Grazie alla sua versatilità, consente la simulazione termoidraulica e la qualifica di componenti per impianti nucleari a piscina, rendendola una risorsa cruciale per numerosi progetti europei, tra cui EUROTRANS, THINS, SEARCH, MAXIMA, MYRTHE, SESAME, oltre che PATRICIA.
[1] La lega eutettica di piombo è riconosciuta dal Generation IV International Forum, che dal 2002 ha identificato il reattore raffreddato a piombo come una delle sei tecnologie nucleari più promettenti per i futuri sistemi avanzati.