Dopo la prima parte pubblicata sul numero precedente, questa seconda sezione approfondisce i principali problemi tecnici incontrati durante la costruzione del Superphénix e ripercorre la storia operativa del reattore, fino alla sua chiusura nel 1998 e all’avvio delle operazioni di smantellamento. Un bilancio sulla prima centrale autofertilizzante realizzata su scala industriale, simbolo di un’ambiziosa stagione di ricerca nucleare.
Alcuni problemi tecnici inerenti alla costruzione del Superphénix Un importantissimo problema tecnico riguardava la scelta del materiale per la struttura esagonale dei gruppi combustibili e per le guaine degli aghi che avrebbero dovuto soddisfare requisiti molto rigorosi. Esse avrebbero dovuto conservare una buona resistenza meccanica a temperature prossime a 650°C; inoltre la pressione interna nelle guaine degli aghi poteva raggiungere i 30 chilogrammi per centimetro quadrato a causa della formazione di prodotti di fissione gassosi.
Gli aghi erano soggetti anche a considerevoli sollecitazioni termiche. Infine, ma non cosa meno importante, vi era il fatto che essi erano sottoposti ad un fenomeno singolare: sotto irradiazione prolungata da parte di neutroni veloci, si formavano delle vacanze nel reticolo cristallino le quali si accrescevano fino a formare delle piccole sacche che determinavano la dilatazione del metallo. È possibile farsi un’idea del bombardamento neutronico in un reattore a neutroni veloci di elevata potenza dal fatto che ogni atomo del materiale di rivestimento degli aghi di combustibile viene colpito o almeno costretto a vibrare in media una volta ogni 100 ore per il passaggio di un neutrone o di un altro atomo proveniente dalla collisione con un neutrone.
Un’altra cifra significativa riguardava il numero complessivo dei neutroni veloci che attraversavano ogni centimetro quadrato del materiale di rivestimento dopo l’irradiazione del nocciolo del reattore: si trattava quasi di un grammo di neutroni. La dilatazione delle leghe metalliche durante l’irradiazione neutronica doveva essere mantenuta sufficientemente bassa in modo da evitare la deformazione del gruppo combustibile, deformazione responsabile dell’insorgere di problemi di funzionamento nel reattore, specialmente nel corso della manovra di inserimento dei gruppi combustibili.
Tavola 3 – Gruppi combustibili del Superphénix.
Sono state già svolte molte ricerche al riguardo ma sono necessari ulteriori approfondimenti. Nella Tavola 3 sono mostrati alcuni schemi progettuali. La sezione verticale a sinistra mostra i gruppi combustibili del reattore Superphénix. In ogni gruppo del nocciolo attivo il combustibile era suddiviso in 271 aghi lunghi e sottili lungo i quali scorreva il sodio del circuito primario (in giallo); il materiale fissile (in rosso) occupava la parte centrale dell’ago mentre il materiale fertile (in arancione) era collocato alle due estremità (I gruppi fertili contenevano un numero minore di aghi di dimensioni maggiori).
Due progetti alternativi di nocciolo, in esame per i reattori autofertilizzanti del futuro sono rappresentati nelle sezioni trasversali a destra. I due progetti differivano per la disposizione dei gruppi: nel progetto di nocciolo convenzionale (in alto) la zona centrale dei gruppi fissili era circondata da un “mantello autofertilizzante” esterno di gruppi fertili; nel nuovo progetto di nocciolo eterogeneo (in basso) il materiale fertile era inserito nel nocciolo sottoforma di fasci di gruppi fertili.
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