Infrastrutture di Ricerca

La Divisione di Ingegneria Sperimentale è dotata di diverse infrastrutture di ricerca suddivise fra impianti sperimentali, attrezzature, laboratori.

Qui di seguito un elenco delle principali.

L’ impianto CIRCE, con le sue sezioni di prova (ad oggi ne sono state costruite 6) permette di realizzare esperimenti nell’ambito della tecnologia dei metalli liquidi pesanti. E’ possibile realizzare prove integrali inerenti la termoidraulica e la chimica del refrigerante, qualifica componenti, caratterizzazione di sistemi innovativi, in supporto ai sistemi nucleari quali ADS “Accelerator Driven System” e LFR “Lead-cooled Fast Reactor”. Il cuore dell’impianto è costituito dal serbatoio S100 di diametro 1.2m ed altezza 8 m, con le diverse sezioni di prova che vengono inserite dalla flangia superiore. Il fluido di lavoro è l’eutettico Piombo-Bismuto (LBE) e l’inventario totale è di 70 tonnellate. L’impianto è dotato di un Fuel Pin Simulator da 1MW strumentato, di uno scambiatore di calore e di un DHR. Temperatura e pressione massime di esercizio sono rispettivamente 550°C e 16 bar.

L’impianto NACIE (Natural Circulation Experiment) è un apparecchiatura sperimentale dedicata alla ricerca sulla termoidraulica dei sistemi nucleari innovativi refrigerati a metallo liquido pesante. Il fluido di lavoro è l’eutettico Piombo-Bismuto (LBE) e l’impianto può essere esercito in circolazione naturale considerato che vi è una differenza di quota (circa 5-6 m) tra la sorgente calda e lo scambiatore. La sezione scaldante è costituito da un fuel pin bundle elettrico (250 kW) e diverse campagne sperimentali sono state condotte sia con bundle con filo che con griglie spaziatrici. Temperatura e pressione massime di esercizio sono rispettivamente 550 °C e 10 bar.

L’impianto LECOR (LEad CORrosion loop) è un apparecchiatura sperimentale dedicata alla ricerca sulla prova componenti, corrosione materiali strutturali dei sistemi nucleari innovativi refrigerati a metallo liquido pesante. L’ impianto LECOR permette di realizzare esperimenti nell’ambito della tecnologia dei metalli liquidi pesanti. E’ possibile realizzare principalmente prove inerenti alla corrosione e caratterizzazione degli acciai per sistemi nucleari innovativi, in supporto ai sistemi nucleari quali ADS “Accelerator Driven System” e LFR “Lead-cooled Fast Reactor”. L’impianto è dotato di una pompa meccanica, di una sezione di prova per posizionare i provini di corrosione e di un sistema di controllo ossigeno. Temperatura e pressione massime di esercizio sono rispettivamente 550 °C e 10 bar.

L’impianto BID1 (Brasimone gas Injection Device 1) è un’apparecchiatura sperimentale dedicata agli studi sulla chimica del refrigerante piombo dei sistemi nucleari innovativi refrigerati a metallo liquido pesante. L’impianto BID1 è un impianto a piscina di 150 l che permette di realizzare esperimenti nell’ambito della tecnologia della chimica del piombo liquido e allo studio del controllo dell’ossigeno disciolto, in supporto ai sistemi nucleari LFR “Lead-cooled Fast Reactor”. L’impianto è dotato di un agitatore meccanico, di una sonda ossigeno e di vari sistemi (getters e bubbling di ArH2) per variare la concentrazione di ossigeno disciolto nel piombo. Il vessel, in acciaio AISI 316Ti, è progettato per operare a una temperatura massima di esercizio a 550°C con leggera pressione di esercizio di cover gas (0.2 barg).

L’impianto HELENA (HEavy Liquid metal Experimental loop for advanced Nuclear Applications) è un apparecchiatura sperimentale dedicata alla ricerca sulla prova componenti, corrosione materiali strutturali e termoidraulica dei sistemi nucleari innovativi refrigerati a metallo liquido pesante. L’impianto ha come fluido di lavoro il Piombo puro ed è dotato di una pompa centrifuga per la circolazione del piombo con portate superiori ai 100 kg/s. L’impianto dispone anche di una sezione prove di corrosione e di una sezione prova valvole. Temperatura e pressione massima di esercizio sono rispettivamente 550 °C e 10 bar.

L’impianto LIFUS5 è un impianto sperimentale per lo studio dei fenomeni connessi all’interazione metallo liquido / acqua. L’impianto è costituito da un recipiente principale dove avviene l’interazione (o la reazione) tra il metallo liquido e l’acqua, il serbatoio dell’acqua in pressione, una tanca di scarico dove i fluidi di processo possono essere trasportati durante l’esperimento ed, infine, un serbatoio di stoccaggio del metallo liquido. LIFUS5 è progettato per operare con diversi metalli liquidi pesanti (es. leghe piombo litio, leghe eutettiche piombo bismuto e piombo) ed in un ampio range di condizioni operative. La temperatura e pressione massima di esercizio del recipiente principale sono rispettivamente 500 °C e 200 bar.

Gli impianti CEF1-2 (Circuiti per Esperienze di Fluidodinamica 1 e 2) sono due circuiti dedicati alla caratterizzazione fluidodinamica di componenti refrigerati ad acqua.

L’ impianto LIFUS6 (Lithium for fusion; 6 indica la posizione in una famiglia di impianti a Litio) è un impianto sperimentale di laboratorio finalizzato all’effettuazione di prove di erosione-corrosione di materiali esposti a Litio liquido fluente, a velocità dell’ordine dei 10 m/s e temperatura fino ad un massimo di 350°C.

Il laboratorio RACHEL (Reactions and Advanced CHEmistry of Lead) è un laboratorio sperimentale destinato a prove di esposizione di materiali in metalli liquidi (piombo puro, leghe eutettiche piombo-bismuto e piombo-litio) e allo studio della chimica di queste leghe per sistemi nucleari da fissione e fusione che richiedono l’impiego di metalli liquidi pesanti.

L’officina presente all’interno del Centro Ricerche Enea Brasimone realizza componenti prototipali e modifica quelli esistenti avvalendosi di macchine utensili CNC e macchine utensili tradizionali.