Reattore PEC

Introduzione e Cenni Storici

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Impianto PEC
L’impianto PEC (Prova Elementi Combustibile), è un reattore nucleare di tipo veloce della potenza di 118 MWth, raffreddato a sodio. La potenza prodotta viene smaltita in aria tramite un sistema di circuiti primari e secondari a sodio.

Al centro del nocciolo è stato previsto un canale di prova, in grado di ospitare un elemento di combustibile della potenza di 3 MWth; questa potenza veniva estratta mediante circuiti a sodio indipendenti dai circuiti del reattore. Un impianto di manipolazione combustibile annesso al reattore permetteva di attuare, in loco, esami e trattamenti degli elementi irraggiati o da irraggiare in apposite celle calde.

Tutto il complesso era alloggiato in un edificio contenitore metallico circondato da tre edifici principali:

  • Edificio sodio e edificio gas
  • Edificio controlli e servizi
  • Edificio manipolazione combustibile

Lo scopo principale dell’impianto PEC era lo studio del comportamento degli elementi di combustibile, in condizioni termiche e neutroniche comparabili con quelle degli impianti nucleari veloci di potenza, attuali o futuri. Il PEC infatti doveva consentire di eseguire esperimenti sulle condizioni limite di utilizzo degli elementi di combustibile (temperatura guaina, potenza lineare, tasso irraggiamento), su elementi di nuova concezione, e su esperimenti di ciclaggio termico o transitori termo-idraulici degli elementi.

Nell’edificio reattore (1) col suo contenitore metallico, sono contenuti i principali componenti d’impianto che, in caso d’incidente, potrebbero dar luogo a rilasci radioattivi:

  • tanca reattore;
  • canale di prova;
  • circuiti di raffreddamento primari e di emergenza del reattore e del canale;
  • circuiti sodio o gas a contatto col contaminante

I circuiti secondari di raffreddamento sono contenuti nell’edificio sodio (3), insieme ai relativi ausiliari e serbatoi di stoccaggio.

Nell’edificio gas (4) sono alloggiati gli impianti d’estrazione delle atmosfere di edifici o locali contenenti impianti attivi e gli impianti di trattamento di effluenti radioattivi.

Nel locale controlli e servizi (6), sono sistemati la sala controlli, le apparecchiature elettriche e i locali di fisica sanitaria.

Nell’edificio manipolazione combustibile (2), sono alloggiati tutti gli impianti relativi al trattamento, esame, immagazzinamento del combustibile sia fresco che irraggiato.

Nell’edificio reattore si distinguono tre zone;

  • zona 1 a forte attività (praticamente inaccessibile);
  • zona 2 in cui sono alloggiati impianti attivi (accessibilità limitata);
  • zona 3 normalmente accessibile;

La zona 1 comprende il blocco reattore, in cui è installata la tanca e la cella di trasferimento degli elementi di combustibile. Tutte le atmosfere in questa zona sono in gas inerte. La zona 2 è costituita da vari locali ospitanti i circuiti del sodio refrigerante. L’atmosfera è solitamente un gas inerte. La zona 3 le aree di servizio e di lavoro e viene mantenuta in aria in leggera depressione.

Per quanto riguarda il nocciolo del PEC, la zona attiva è divisa in due parti: zona di sostegno e zona sperimentale.La zona di sostegno è costituita da un numero di elementi di combustibile variabile tra 78 e 122. La zona sperimentale (al centro), occupa uno spazio pari a 7 elementi della zona di sostegno. Essa è normalmente occupata dal canale di prova con elemento di combustibile sperimentale. In alternativa è possibile installare 7 elementi standard. Gli elementi di combustibile sono circondati da una zona di elementi riflettenti di nichel e acciaio inossidabile e da una zona più esterna di elementi schermanti contenenti carburo di boro, che costituiscono rispettivamente il riflettore e lo schermo radiale. Questa configurazione è mantenuta anche in senso assiale, poiché ciascun elemento di combustibile comprende una zona attiva, due riflettenti (superiore ed inferiore) di ossido di uranio e due schermanti.

Il riflettore consente la riduzione della massa critica, mentre la zona assorbente riduce la dose integrata sulle pareti della tanca.

Al confine tra elementi riflettenti e di combustibile sono poste le barre di controllo. Materiale assorbente è costituito da carburo di boro arricchito in boro-10.

Il nocciolo è alloggiato nella tanca reattore ed è immerso in una massa di sodio. La tanca è un serbatoio cilindrico con fondo policentrico le cui pareti sono protette da schermi neutronici e termici. La tanca è realizzata a doppia parete, per garantire massima affidabilità nel contenimento del sodio; nell’intercapedine è mantenuto azoto leggermente pressurizzato. Il nocciolo è supportato da una griglia costituita da due piastre forate collegate fra loro con canotti. La griglia si appoggia sulla tanca tramite la sua piastra superiore.

Nel 2017, in collaborazione con il Politecnico di Milano, e successivamente dell’Università di Pisa e l’Università di Roma la Sapienza, si è deciso di recuperare e digitalizzare parte dell’archivio cartaceo del progetto del reattore PEC presso il C.R. ENEA del Brasimone.

L’archivio costituisce per sua natura qualcosa di unico nel panorama internazionale, contenendo il progetto esecutivo (spesso associato anche ad evidenze sperimentali) di un reattore nucleare al sodio la cui costruzione è stata avviata e poi fermata per sempre dopo il Referendum sul Nucleare del 1987.

Esso rappresenta quindi l’evidenza delle competenze e know-how presso ENEA e in Italia negli anni del nucleare italiano, che ENEA ritiene di dover salvaguardare nell’interesse del Paese e della storia.

Qui potrai accedere al form di registrazione per scaricare il progetto concettuale e il progetto di dettaglio del reattore PEC, con alcune foto dell’epoca. Guarda anche lo stato avanzamento lavori a fine 1983.

Per ulteriori informazioni è possibile contattare l’Ing. Dario Diamanti.