Elaborare meccanismi e soluzioni ingegneristiche per garantiresicurezza e affidabilità dei reattori nucleari di quarta generazione raffreddati a piombo. È quanto ha realizzato il  progetto PASCAL da oltre 4 milioni di euro, coordinato da ENEA ecofinanziato da Euratom nell’ambito del programma UE Horizon 2020, che ha coinvolto 16 partner europei e ha prodotto oltre 40 rapporti tecnici e 15 articoli scientifici.

Per dimostrare la capacità di questi sistemi di operare in sicurezza anche in assenza di misure di emergenza esterne al sito, sono stati condotti esperimenti, simulazioni e analisi su diversi aspetti e componenti rappresentativi dei reattori nucleari, studiandone il comportamento sia in scenari operativi realistici che incidentali, riprodotti in laboratorio.

In particolare, gli studi hanno riguardato l’integrità e la resilienza delle barriere che, in ogni reattore nucleare, isolano e confinano il materiale radioattivo.

I risultati hanno confermato anche la robustezza del design del reattore ALFRED, il primo dimostratore industriale di reattore nucleare di IV generazione raffreddato a piombo liquido che verrà realizzato a Pitești, in Romania, dal Consorzio EAGLES, composto da ENEA, Ansaldo Nucleare, SCK CEN e RATEN. Inserito nella roadmap generale del Consorzio, ALFRED rappresenta una piattaforma di ricerca avanzata per lo sviluppo di tecnologie innovative, la gestione del combustibile e lo studio dei materiali in condizioni estreme finalizzata a dimostrare sicurezza, affidabilità e sostenibilità dei nuovi sistemi nucleari.

Tra le prove più rappresentative, presso il Centro Ricerche di Brasimone (Bologna), un team di ricercatori ENEA ha condotto un innovativo esperimento, denominato FIV, dedicato allo studio delle vibrazioni meccaniche indotte dal moto del piombo liquido sulle barrette di combustibile che ospitano il materiale fissile, un aspetto cruciale per garantire durabilità e sicurezza operativa dei reattori.

Per riprodurre le condizioni reali di esercizio, i ricercatori ENEA hanno progettato e testato 19 barrette perfettamente identiche a quelle del reattore ALFRED. Le prove sono state condotte nell’impianto multifunzionale HELENA, che consente la circolazione controllata di piombo fuso ed è utilizzato per sviluppo e qualifica di combustibile e strumentazione, per analisi di sicurezza e validare i codici.

Dotate di sensori di deformazione per misurare ampiezza e frequenza delle vibrazioni in tempo reale, le barrette sono state sottoposte a test a diverse portate, che hanno evidenziato oscillazioni di piccola entità, con ampiezze massime di circa 40 micron (meno dello spessore di un capello umano). I risultati confermano che le vibrazioni osservate sono trascurabili dal punto di vista strutturale, validando così le ipotesi di progetto.

“L’esperimento FIV rappresenta un passo avanti importante per la qualificazione dei reattori a piombo e per la comprensione dei fenomeni fluidodinamici che ne influenzano il comportamento meccanico”, ha spiegato Giacomo Grasso, coordinatore del progetto e responsabile del Laboratorio ENEA progettazione e analisi di sistemi nucleari. “Con questo risultato – aggiunge – ENEA conferma il proprio ruolo di riferimento nella ricerca nucleare avanzata, a supporto dello sviluppo di reattori di quarta generazione che potranno offrire elevati standard di sicurezza, efficienza e sostenibilità ambientale, in linea con la strategia europea al 2050 che vede il nucleare come leva strategica per la decarbonizzazione del sistema energetico e per la costruzione di un modello più resiliente, sicuro e sostenibile”.