RICERCA ITALIANA     

IL REATTORE A FUSIONE ITER. RICERCA E SVILUPPO SU MODULI DI PROVA E COMPONENTI ESPOSTI AL PLASMA

Università degli Studi di Palermo

Abstract

Il presente programma si inquadra nell'ambito delle attività di ricerca promosse dalla comunità scientifica internazionale e volte allo sviluppo di fonti energetiche sicure e pulite, focalizzandosi sulla tecnologia degli impianti a fusione termonucleare controllata, che si profilano come l’opzione più valida, sul piano tecnologico ed ambientale, per il soddisfacimento delle future richieste di energia elettrica.

Esso nasce dallo sforzo sinergico di un gruppo di ricerca interuniversitario strettamente integrato, co-operante da diversi anni in ambito internazionale, e mira specificatamente allo studio e all'approfondimento di alcune tra le più rilevanti problematiche nucleari, termomeccaniche, termofluidodinamiche e di sicurezza connesse allo sviluppo dei principali componenti del reattore a fusione termonucleare ITER. In particolare, l'attenzione sarà focalizzata su aspetti strategici relativi sia allo sviluppo di alcuni componenti chiave di tale reattore, quali i moduli di prova dei mantelli triziogeni di un futuro reattore dimostrativo ed i componenti esposti al plasma, sia allo studio delle caratteristiche di sicurezza e di impatto ambientale dell'impianto nel suo complesso.

Per quanto attiene ai moduli di prova dei mantelli triziogeni, l’attenzione sarà rivolta sia a quello relativo al mantello a letti di sfere refrigerato ad elio o Helium-Cooled Pebble Bed Test Blanket Module (HCPB-TBM) sia a quello inerente il mantello a >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Elio Oliveri Università degli Studi di PALERMO

Obiettivo del Programma di Ricerca

L'obiettivo principale del programma interuniversitario proposto consiste nello studio quanto più ampio ed approfondito possibile, coerentemente con lo stato attuale delle conoscenze e con le risorse disponibili, degli aspetti ingegneristici più rilevanti connessi allo sviluppo dei principali componenti del reattore a fusione termonucleare ITER. Si intende, dunque, contribuire all'evoluzione ed all'ottimizzazione dei moduli di prova dei mantelli triziogeni a metallo liquido ed a letti di sfere, dei componenti esposti al plasma, nonchè delle metodologie e delle procedure riguardanti la sicurezza dei reattori a fusione.

Per quanto riguarda i moduli di prova dei mantelli triziogeni a letti di sfere ed a metallo liquido, l'attività di ricerca proposta mira a investigarne le principali problematiche di carattere nucleare, termomeccanico, magnetoidrodinamico e di sicurezza. In particolare, in relazione al modulo di prova a letti di sfere ci si propone di affinare e validare il modello costitutivo sviluppato per la descrizione del comportamento termomeccanico dei letti di sfere di berillio e di composti ceramici del litio partecipando, in collaborazione con i principali centri internazionali operanti nel settore, al benchmark internazionale promosso dall’European Fusion Development Agreement. In relazione al modulo di prova a metallo liquido ci si prefigge di studiare la potenziale influenza sulla sua risposta nucleare sia della configurazione che >>>

Risultati parziali attesi

Il programma di ricerca proposto presenta i seguenti tratti innovativi rispetto allo stato dell’arte nel campo:

1) Modellazione secondo un approccio continuo del comportamento termomeccanico di materiali granulari in forma di letti di sfere.
2) Estensione di tecniche sperimentali consolidate per la valutazione delle proprietà termodiffusive di materiali scarsamente conduttori a letti di sfere di composti ceramici del litio.
3) Investigazione delle potenzialità d’uso di codici termoidraulici di sistema (RELAP o CONSEN) per lo studio del comportamento termoidraulico dei principali componenti di un reattore a fusione in condizioni di funzionamento a regime ed in transitorio sia esso incidentale o operazionale.
4) Applicazione degli strumenti e delle tecniche numeriche proprie della termofluidodinamica computazionale alla risoluzione di problemi di magnetoidrodinamica del mantello triziogeno a metallo liquido.
5) Estensione delle strategie e delle tecniche di gestione delle scorie radioattive tipiche degli impianti a fissione ai sistemi a fusione.
6) Progettazione, preparazione e studio di materiali di giunzione e rivestimento per compositi a matrice ceramica rinforzata con fibre lunghe (SiC/SiC e CFC) da impiegare nel divertore di ITER.
7) Applicazione di un approccio affidabilistico alla progettazione dei componenti in materiali compositi del divertore di ITER.

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Negli ultimi tempi la prospettiva di una potenziale crisi energetica e la crescente attenzione alla sostenibilità dello sviluppo industriale ha determinato nei paesi più sviluppati una maggiore attenzione alle politiche energetiche che si è tradotta in un significativo incremento del supporto alle attività di ricerca promosse dalla comunità scientifica internazionale e volte allo sviluppo di fonti energetiche sicure e pulite.
In tale quadro di riferimento si inserisce l'attività di ricerca e sviluppo sui reattori a fusione termonucleare controllata che si profilano come l'alternativa più valida, sul piano tecnologico ed ambientale, per il soddisfacimento delle future richieste di energia elettrica. Tale attività ha recentemente subito una notevole accelerazione, confermata dallo stanziamento di 2159 MEuro nell'ambito del VII Programma Quadro della UE, con la designazione di Cadarache (Francia) quale sito per la costruzione del reattore ITER, destinato a provare la fattibilità ingegneristica dell’impiego delle reazioni di fusione nucleare per la produzione di energia elettrica.

I programmi di ricerca si sono focalizzati prevalentemente sulle problematiche connesse alla realizzazione di ITER ed al suo impiego quale sistema per la riproduzione di condizioni operative suggestive di quelle tipiche di un reattore a fusione di potenza. In particolare, largo risalto è assunto dai seguenti aspetti, tutti oggetto del presente programma di r >>>