Alfred

Advanced Lead cooled Fast Reactor European Demonstrator (http://www.alfred-reactor.eu/)

Alfred.jpgALFRED è stato concettualizzato da Ansaldo Nucleare, con il supporto di ENEA, come dimostratore tecnologico dell’LFR in Europa (ETDR - European Technology Demonstrator Reactor), il cui obiettivo è colmare il divario fra le attività di ricerca realizzate ad oggi e la futura applicazione commerciale di un LFR.

La costruzione di ALFRED, promossa dal consorzio FALCON in Romania, è prevista entro il 2028, e sarà supportato da tutte le infrastrutture di ricerca e sviluppo che afferiscono agli enti di ricerca, industrie e organizzazioni che costituiscono il consorzio FALCON.

ALFRED è stato concepito con elevati margini di sicurezza e attualmente sta subendo una sostanziale riprogettazione, orientando alcune scelte alla semplicità, robustezza e compattezza.

StrutturaAlfred.jpgSulla base di una revisione critica del progetto di riferimento sviluppato nel progetto LEADER, datato 2013, sono state analizzate e riconsiderate molteplici scelte fondamentali e opzioni di progettazione. Mentre implementa soluzioni e componenti tecnologici prototipici, rappresentativi dei futuri LFR commerciali, ALFRED fa affidamento per quanto possibile sull'uso di opzioni tecnologiche ad elevato TRL per facilitarne il licensing.

In particolare, gli sforzi maggiori sono orientati alla caratterizzazione delle specificità distintive dei reattori refrigerati a piombo (ad esempio, compatibilità con i materiali, controllo della chimica refrigerante), mentre si applicano tecnologie già provate nel campo nucleare e, possibilmente, in reattori veloci (ad esempio, materiali disponibili in codici di progettazione nucleare, progetto delle barre di controllo e sicurezza, elementi di combustibile esagonali con griglia spaziatrice, generatori di vapore, pompe meccaniche, flange bullonate standard sul coperchio del reattore, sistema di conversione dell'energia a vapore surriscaldato, sistemi di sicurezza passivi).

Per ALFRED sarà implementato uno staged approach, come illustrato in Tabella.

A partire da condizioni di bassa temperatura, la temperatura di uscita dal nocciolo verrà progressivamente aumentata, colmando il divario tra la tecnologia corrente e le prestazioni commerciali desiderate. Mentre il programma dimostrativo fornirà esperienza operativa e affronterà problemi di sicurezza grazie alla ottimizzazione dei margini di sicurezza assunti nelle fasi inziali, un programma di R&S sarà condotto in parallelo, supportando il programma di dimostrazione fornendo opzioni tecnologiche e di progettazione avanzate, necessarie per una maggiore competitività della flotta commerciale.

Il dimostratore stesso, facendo leva sul programma parallelo di ricerca e sviluppo, qualificherà le soluzioni tecnologiche destinate a essere utilizzate nella fase successiva, fornendo le basi per il processo di licensing, come discusso con l'autorità di sicurezza rumena.

Stage 0
(Commissioning)
Stage 1
(Low Temp.)
Stage 2
(Medium Temp.)
Stage 3
(Hig Temp)
Core inlet temperature (°C)
390 390 400 400
Core outlet temperature (°C) 390 430 480 520
Core thermal power  (MW) ≈ 0 100 200 300

Il primo stadio operativo di ALFRED è destinato ad affrontare le due principali aree di interesse per la tecnologia LFR, come illustrato sopra: (i) compatibilità del piombo con materiali strutturali e (ii) controllo della chimica del refrigerante.

GraficoAlfred.jpg

Successivamente, altre sfide verranno progressivamente affrontate attraverso strategie specifiche e opzioni di progettazione: tranne che per la girante della pompa (che è un componente facilmente sostituibile), le (iii) velocità di circolazione del piombo nel primario sono ridotte al minimo, così come le regioni ad elevata turbolenza; (iv) è stato introdotto un sistema di rimozione del calore passivo autoregolato con gas non condensabili per ritardare il potenziale congelamento del refrigerante al di là del tempo di tolleranza richiesto di 72 ore; (v) la dimensione del primario è destinata a ridursi introducendo componenti più compatti e l'intera isola nucleare è installata su isolatori sismici; (vi) qualsiasi componente correlato alla sicurezza oggetto di ispezioni periodiche, compresi l’inner vessel, è stato reso estraibile e sostituibile, consentendo così l'ispezione e la riparazione fuori piombo, e garantendo una elevata flessibilità di ALFRED nel suo ruolo di dimostratore.

Power (final stage) 300 MWth
Thermal cycle (1st stage) 390-430°C
Materials (1st stage) 316L, 15-15Ti
Coolant chemistry control 10-6÷10-8 02wt.%