Sistema Passivo per l'Evacuazione del Calore Residuo da un Reattore Nucleare

L’ENEA ha depositato un nuovo brevetto che riguarda un sistema passivo per la rimozione del calore di decadimento di un reattore nucleare.

In ogni reattore nucleare, sia attuale sia di futura generazione, sussiste la necessità di evacuare il calore residuo dopo l’arresto del reattore. Per motivi di sicurezza, i sistemi di evacuazione del calore residuo devono essere particolarmente affidabili e preferibilmente diversificati.

Generalmente i sistemi di rimozione della potenza di decadimento sono di tipo attivo, ossia sistemi che richiedono energia elettrica sia per la loro attuazione (messa in servizio) che per il normale funzionamento.

Recentemente si sono sviluppati sistemi passivi, ovvero sistemi che non necessitano di energia elettrica per il funzionamento, ma che richiedono comunque dell’intervento dell’operatore o di logiche di controllo ed alimentazioni elettriche per la messa in servizio.

L’idea principale del sistema oggetto del brevetto è invece ricorrere a un sistema completamente passivo, ovvero un sistema che, per l’evacuazione del calore residuo da un reattore nucleare, non necessita di alimentazioni in energia per il funzionamento e che entra in servizio in autonomia dall’operatore o da logiche di processo, quando la temperatura del reattore supera un valore di riferimento prestabilito.

Il sistema di rimozione della potenza residua completamente passivo è dunque è basato sui seguenti elementi principali:

  • un primo scambiatore di calore, che trasferisce calore dal primario del reattore a un fluido secondario (es. miscela acqua-vapore);
  • un secondo scambiatore di calore, dove il fluido secondario è raffreddato (condensazione) da un fluido ausiliario (aria) che attraversa un condotto di raffreddamento;
  • tubazione di comando, che collega i due scambiatori e in cui fluisce il fluido secondario, soggetta a dilatazione termica per effetto del riscaldamento indotto da un aumento della temperatura del reattore;
  • attuatore meccanico, che collegato alla tubazione di comando, viene azionato dalla dilatazione termica della tubazione consentendo la apertura del condotto di raffreddamento e quindi il passaggio di fluido ausiliario nel condotto di raffreddamento e quindi attraverso il secondo scambiatore.

Quando la potenza di decadimento si riduce, la temperatura del primario del reattore scende, inducendo quindi una contrazione della tubazione di comando che agendo sull’attuatore parzializza la portata di fluido ausiliario attraverso il secondo scambiatore.

Il sistema quindi, oltre che completamente passivo, è anche capace di autoregolarsi, possibilità fondamentale per i sistemi di rimozione del calore residuo in reattori refrigerati a metallo liquido pesante (LFR/ADS) in cui sussiste il pericolo di congelamento del fluido primario.

Gli inventori del brevetto sono: Luciano Cinotti,Pietro Agostini, e Mariano Tarantino

Il brevetto, depositato il 18 aprile 2014 con numero MI2014A000737, è disponibile nella banca dati brevetti ENEA dal 6 maggio 2014 ed è disponibile per il licensing.