APPUNTI DI IMPIANTI NUCLEARI - · PDF fileImpianti Nucleari RL (811) A 99 6 Parte II A:...

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Impianti Nucleari RL (811) A 99

Parte II A: Filiere 1

Facolt di Ingegneria

Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Nucleare e della Produzione

Universit di Pisa

APPUNTI DI IMPIANTI NUCLEARIParte II A: Filiere

RL 811 A (99)

Prof. Bruno Guerrini

Dr. Ing. Sandro Paci

Anno Accademico 1998/1999

Impianti Nucleari RL (811) A 99

Parte II A: Filiere2

Impianti Nucleari RL (811) A 99

Parte II A: Filiere 3

Ringraziamenti

Gli Autori desiderano ringraziare tutti coloro che hanno contribuito, in diversa maniera, edincoraggiato il presente lavoro di sistematizzazione ed ampliamento degli appunti delle lezioni diImpianti Nucleari tenute dal Prof. Bruno Guerrini presso la Facolt di IngegneriadellUniversit di Pisa. In particolare, si ringraziano gli ingg. Walter Ambrosini, Marco Barlettanied Antonio Manfredini per il prezioso lavoro di revisione della versione iniziale di queste dispense.

Un particolare ringraziamento va alling. Paolo Di Marco per il contributo notevole alla partirelative ai cicli delle macchine termiche ed al moto di un fluido nei condotti.

Un grazie anche ai ns. Studenti, per la costante attenzione con cui hanno seguito la nascita e losviluppo di questo lavoro, testimoniata dai contributi estratti dalle tesine da Essi elaborateallinterno del Corso e dalle segnalazioni, sempre benvenute, di errori od omissioni inevitabilmentepresenti. E a Loro che questo notevole sforzo dedicato, come aiuto alla loro preparazioneprofessionale nel campo dellingegneria nucleare.

Bruno Guerrini

Sandro Paci

Impianti Nucleari RL (811) A 99

Parte II A: Filiere4

Impianti Nucleari RL (811) A 99

Parte II A: Filiere 5

1. INDICE

1. INDICE.................................................................................................................................. 5

1.1 Elenco delle Figure........................................................................................................... 11

1.2 Elenco delle Tabelle ......................................................................................................... 15

1.3 Abbreviazioni................................................................................................................... 17

2. REATTORI AD ACQUA IN PRESSIONE........................................................................ 19

2.1 Introduzione..................................................................................................................... 19

2.2 Evoluzione dei Reattori ad Acqua in Pressione .............................................................. 20

2.3 Schema di Impianto......................................................................................................... 23

2.4 Disposizione dellImpianto .............................................................................................. 24

2.5 Isola Nucleare................................................................................................................... 26

2.5.1 Nocciolo del reattore................................................................................................... 26

2.5.2 Elemento di combustibile............................................................................................. 27

2.5.3 Componenti Interne al Recipiente in Pressione............................................................. 28

2.5.4 Sistema di Raffreddamento Primario............................................................................ 29

2.5.4.1 Recipiente in Pressione (Vessel) ............................................................................. 30

2.5.4.2 Generatore di Vapore ............................................................................................. 30

2.5.4.3 Pompa di Circolazione............................................................................................ 32

2.5.4.4 Tubazioni Primarie ................................................................................................. 32

2.5.4.5 Sistemi Ausiliari dellIsola Nucleare e Sistemi di Sicurezza..................................... 33

2.5.4.6 Pressurizzatore....................................................................................................... 43

2.6 Nuclear Auxiliary Systems and Safety Systems.............................................................. 48

2.6.1 Nuclear Auxiliary Systems........................................................................................... 48

2.6.1.1 Chemical and Volume Control System (RCV) ........................................................ 48

2.6.1.2 Residual Heat Removal System (RRA) ................................................................... 49

2.6.1.3 Component Cooling System (RRI) ......................................................................... 50

2.6.1.4 Essential Service Water System (SEC) ................................................................... 51

2.6.1.5 Reactor Cavity and Spent Fuel Pit Cooling System (PTR)...................................... 51

2.6.2 Safety Systems ............................................................................................................51

2.6.2.1 Safety injection system (RIS).................................................................................. 51

2.6.2.2 Containment Spray System (EAS) .......................................................................... 54

Impianti Nucleari RL (811) A 99

Parte II A: Filiere6

3. REATTORI AD ACQUA BOLLENTE ..............................................................................55

3.1 Considerazioni Generali...................................................................................................55

3.2 Principali Tappe nello Sviluppo dei Reattori di Potenza BWR......................................59

3.3 Descrizione di un Reattore ad Acqua Bollente GE della Classe BWR 6 ........................60

3.3.1 Descrizione Generale dellImpianto..............................................................................60

3.3.2 Descrizione del reattore ...............................................................................................61

3.3.3 Descrizione del Nocciolo .............................................................................................68

3.3.4 Descrizione del Sistema di Contenimento MARK III....................................................73

3.3.5 Cenni sui Sistemi Ausiliari............................................................................................77

3.3.5.1 Sistema di iniezione del veleno liquido.....................................................................78

3.4 Il Progetto del Nocciolo di un Reattore BWR ...............................................................103

3.5 Cenni sulla Stabilit dei BWR.......................................................................................106

3.5.1 Cenni sulle Inserzioni di Reattivit..............................................................................108

3.6 CFR Title 10 Part 50 Sec. 46 - Acceptance Criteria for ECCSs for LW Nuclear PowerReactors..................................................................................................................................117

4. REATTORI AD ACQUA PESANTE................................................................................119

4.1 Giustificazione della Filiera............................................................................................119

4.2 Sviluppo della Filiera......................................................................................................119

4.2.1 PHWR.......................................................................................................................120

4.2.2 BLWR.......................................................................................................................122

4.3 Caratteristiche Fondamentali della Filiera....................................................................122

4.4 Il Reattore CANDU........................................................................................................125

4.4.1 Vasca del moderatore (Calandria) ..............................................................................128

4.4.2 Moderatore................................................................................................................128

4.4.3 Tubi in pressione (Tubi di forza) ................................................................................129

4.4.4 Tubi di Isolamento (Tubi di Calandria) .......................................................................130

4.4.5 Elemento di Combustibile ..........................................................................................130

4.4.6 Sistema di refrigerazione del nocciolo ........................................................................131

4.4.7 Controllo della Reattivit ...........................................................................................133

4.4.8 Regolazione dell'Impianto ..........................................................................................134

4.4.9 Apparecchiature per il Ricambio del Combustibile......................................................135

4.4.10 Sicurezza del Reattore...............................................................................................137

Impianti Nucleari RL (