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Per prevenire gli incidenti nucleari, è necessario simularli


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"Per prevenire incidenti nucleari, è necessario simularli" - è ciò che afferma il professor Wade Marcum, responsabile Ricerca e Sviluppo del Dipartimento di Scienze Nucleari  alla School of Nuclear Science and Engineering dell'Oregon State University. 

Marcum è specializzato nella ricerca basata sull'energia nucleare. Il suo obiettivo è imparare a rendere i reattori nucleari attuali più sicuri e più economici, oltre a sviluppare nuovi concetti di impianti. Per raggiungere i suoi obiettivi, Marcum e il suo team di ricerca, progettano e simulano incidenti nucleari, un processo sperimentale che coinvolge due elementi: osservare l'interno di un reattore nucleare e rallentare il guasto dell'assemblaggio del combustibile utilizzando due telecamere Phantom ad alta velocità.

"Il nostro obiettivo è vedere cosa succede all'interno di un reattore nucleare quando è operativo, il che è impossibile. I reattori funzionano a pressioni molto elevate e temperature dei fluidi. Le condizioni sono estremamente pericolose" continua Marcum.

Poiché entrare all'interno di un reattore è fuori questione, Marcum e il suo team hanno pensato di costruire un finto reattore, che opera a pressioni molto più basse in un ambiente di laboratorio e "simulare" cosa succede se qualcosa va storto. La configurazione consente ai ricercatori di visualizzare alcune delle condizioni che un vero reattore nucleare sperimenta durante il funzionamento.

Creare un reattore finto

Per effettuare tutti i test e le prove, il professor assieme al suo team decide di creare un reattore finto, ovvero un piccolo anello in scala da banco con acqua che scorre attraverso di esso, simulando un Pressurized Water Reactor (PWR). I PWR costituiscono la maggior parte delle centrali nucleari del mondo. In questo tipo di sistema, l'acqua viene pompata ad alta pressione nel nocciolo del reattore, dove viene riscaldata dall'energia rilasciata dalla fissione nucleare. L'acqua riscaldata scorre quindi verso un generatore di vapore, dove trasferisce la sua energia termica a un sistema generatore di vapore secondario. Il vapore pressurizzato viene quindi alimentato attraverso una turbina a vapore, che aziona un generatore elettrico. Infine per catturare la finta reazione nucleare, il team di ricerca utilizza telecamere ad alta velocità per "fotografare" l'esplosione.

Il modello sopra è la configurazione sperimentale presentata in SolidWorks Simulation.

Le prove preliminari "promettenti" con SolidWorks Simulation 

Per portare al termine i test, il team di Ricerca dell'Università, si è avvalso di software di simulazione in grado di simulare gli scenari più probabili e le relative conseguenze di un'esplosione nucleare.

In particolare gli studi sono stati condotti grazie all'utilizzo di SolidWorks Simulation Research Edition, il pacchetto SolidWorks dedicato a ricercatori che sfrutta le opzioni più avanzate del software e in grado di risolvere problemi dall'elevata complessità.

Durante i test per comprendere la perdita di liquido refrigerante (LOCA), i ricercatori hanno sistemato le telecamere in una configurazione perpendicolare, focalizzandole sulla linea centrale del fascio di combustibile per catturare la rottura del rivestimento a diversi angoli. Il loro scopo era analizzare la crescita del pennacchio nei primi momenti della frattura per caratterizzarne la crescita e il comportamento.

Per avviare la pausa, i ricercatori hanno pressurizzato la linea di ricarica a 400 psig. Hanno quindi aperto la valvola di sfiato nello stesso istante in cui sono state attivate le telecamere, catturando la raffica a 800 fps. Successivamente, hanno analizzato la crescita e la progressione del pennacchio in sei punti diversi (ognuno di 5 ms a parte). 

"Finora, i risultati dei nostri test sono molto promettenti", ha affermato Marcum. "Ma questo è solo l'inizio di un progetto più lungo di tre anni. Ora si tratta di raccogliere tutti i dati.


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Postato da Flavia Damiani

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