MODULI DI PROVA E COMPONENTI AD ALTO FLUSSO TERMICO NEL REATTORE A FUSIONE ITER. PROBLEMATICHE NUCLEARI, TERMOMECCANICHE E TERMOFLUIDODINAMICHE

    Progetto: Research project

    Description

    Il presente programma si inquadra nell'ambito delle attività di ricerca promosse dalla comunità scientifica internazionale e volte allo sviluppo di fonti energetichesicure e pulite, focalizzandosi sulla tecnologia degli impianti a fusione termonucleare controllata, che si profilano come l'opzione più valida, sul piano tecnologico edambientale, 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 miraspecificatamente allo studio e all'approfondimento di alcune tra le più rilevanti problematiche nucleari, termomeccaniche, termofluidodinamiche e di sicurezzaconnesse allo sviluppo dei principali componenti del reattore a fusione termonucleare ITER. In particolare, l'attenzione sarà focalizzata su aspetti strategici relativisia 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 espostial 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 oHelium-Cooled Pebble Bed Test Blanket Module (HCPB-TBM) sia a quello inerente il mantello a metallo liquido refrigerato ad elio o Helium-Cooled Lithium LeadTest Blanket Module (HCLL-TBM), mirando allo studio delle loro principali problematiche di carattere nucleare, termomeccanico, magnetoidrodinamico e disicurezza. In particolare, con riferimento all'HCPB-TBM, si affinerà e validerà il modello costitutivo sviluppato per la descrizione del comportamentotermomeccanico dei letti di sfere di berillio e di composti ceramici del litio, anche con la partecipazione ad un benchmark internazionale promosso dall'EuropeanFusion Development Agreement. In relazione all'HCLL-TBM, l'attenzione sarà volta allo studio della potenziale influenza sulla sua risposta nucleare dellaconfigurazione e della composizione del suo quadro di supporto. Si affronterà inoltre lo studio delle problematiche connesse al trasporto ed alla estrazione del triziodal metallo liquido, adottando un approccio integrato di tipo sia sperimentale, sia teorico-numerico, ove pertinente, a carattere magnetoidrodinamico.Per quanto concerne i componenti esposti al plasma, l'attività di ricerca mirerà all'investigazione della potenziale estensione dei metodi di progettazioneprobabilistica dei materiali compositi a matrice ceramica ai componenti ad alto flusso e si mirerà alla progettazione, preparazione ed al successivo studio dimateriali di giunzione e rivestimento da impiegare per la realizzazione di componenti destinati a mostrare elevata resistenza termica e strutturale. In particolare,l'idoneità di tali giunzioni a tollerare elevati carichi termomeccanici verrà valutata sperimentalmente. Si studierà infine il comportamento termoidraulico deldivertore del reattore ITER sia in condizioni stazionarie che in transitori operativi di "draining and drying".In relazione allo studio delle caratteristiche di sicurezza e di impatto ambientale, l'attività di ricerca proposta riguarderà ITER pur presentando dei riferimenti areattori Long Term. Le attività prevedranno un impegno sia sul piano sperimentale che su quello teorico-numerico, riguardando le problematiche connesse allagestione del trizio nel mantello triziogeno a metallo liquido, al riciclaggio ed alla declassif

    Layman's description

    L'obiettivo principale del programma interuniversitario proposto consiste nello studio quanto più ampio ed approfondito possibile, coerentemente con lo stato attualedelle conoscenze e con le risorse disponibili, degli aspetti ingegneristici più rilevanti connessi allo sviluppo dei principali componenti del reattore a fusionetermonucleare 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 principaliproblematiche di carattere nucleare, termomeccanico, magnetoidrodinamico e di sicurezza. In particolare, in relazione al modulo di prova a letti di sfere ci sipropone di affinare e validare il modello costitutivo sviluppato per la descrizione del comportamento termomeccanico dei letti di sfere di berillio e di composticeramici del litio partecipando, in collaborazione con i principali centri internazionali operanti nel settore, al benchmark internazionale promosso dall'EuropeanFusion Development Agreement. In relazione al modulo di prova a metallo liquido ci si prefigge di studiare la potenziale influenza sulla sua risposta nucleare siadella configurazione che della composizione del quadro di supporto destinato ad ospitarlo. Si studieranno inoltre le problematiche connesse al trasporto ed allaestrazione del trizio dal metallo liquido, adottando un approccio integrato di tipo sia sperimentale, sia teorico-numerico, ove pertinente, a caratteremagnetoidrodinamico.Per quanto concerne i componenti esposti al plasma, l'attività di ricerca teorico-numerica mirerà alla potenziale estensione dei metodi di progettazione probabilisticadei materiali compositi a matrice ceramica ai componenti ad alto flusso e si studierà la risposta termoidraulica di una cassetta del divertore in condizioni stazionarieed in transitori operativi ritenuti strategici, quale quello di "draining and drying". Sul piano sperimentale l'attività di ricerca sarà tesa alla progettazione,realizzazione e caratterizzazione di materiali di giunzione e rivestimento da impiegare per i componenti ad alto flusso termico.Per quanto attiene allo studio delle caratteristiche di sicurezza e di impatto ambientale di impianti a fusione, si intende promuovere attività sperimentali eteorico-numeriche riguardanti le problematiche connesse alla gestione del trizio nel mantello triziogeno a metallo liquido, al riciclaggio ed alla declassificazione dicomponenti irraggiati ed alla sicurezza di reattori a fusione a combustibile avanzato.Si ritiene, infine, obiettivo sostanziale l'inserimento di giovani laureati nel campo delle attività di ricerca scientifica sui temi indicati, in un contesto di collaborazionetra le sedi universitarie italiane e centri di ricerca europei ed extraeuropei.
    StatoAttivo
    Data di inizio/fine effettiva1/1/07 → …