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Reattori ad acqua in pressione (PWR - Pressurised Water Reactor) - Stefano Monti -

È il tipo più comune di reattore nella "filiera ad acqua naturale o leggera", con più di 230 in esercizio nel mondo per la produzione elettrica e varie centinaia per la propulsione navale.

La filiera ad acqua naturale (detta anche "leggera" in contrapposizione alla filiera ad acqua "pesante"), utilizza l'acqua sia come moderatore che FLUIDO TERMOVETTORE o refrigerante.

Questa filiera utilizza inoltre l'uranio arricchito come combustibile ed è quella che ha avuto il maggior successo, talché oggi tutti i nuovi reattori sono, praticamente, di questo tipo.

La versione russa di questi reattori è riferita di solito con la sigla VVER. Il progetto trae origine dal reattore ideato per la propulsione nucleare dei sottomarini e portaerei della US Navy all’inizio degli anni ’50, sotto la direzione dell’ammiraglio H. Rickover.

Il reattore è caratterizzato dall’avere due circuiti di raffreddamento indipendenti.

Il primario in cui l’acqua circola attraverso il nocciolo del reattore a pressione elevata (circa 155 volte la pressione atmosferica) ed il secondario in cui viene generato vapore, a più bassa pressione, che va in turbina, vedi figura.

Il nocciolo di un reattore commerciale di 1000 Mwe è costituito da circa 150-250 elementi per circa 80-100 tonnellate di uranio.

Ogni elemento contiene circa 200-300 barre di combustibile.

L’acqua raggiunge nel nocciolo la temperatura di circa 330 °C, è per questo che bisogna mantenerla sotto pressione a circa 150 volte la pressione atmosferica per evitare che entri in ebollizione.

La pressione nel circuito primario è assicurata mediante vapore dal pressurizzatore.

Come detto sopra, fungendo l’acqua del circuito primario anche da moderatore, qualora parte di questa venisse trasformata in vapore il processo di fissione verrebbe rallentato.

È questo uno degli effetti di controreazione intrinseca che caratterizzano la sicurezza dei PWR.

Per il controllo del reattore, oltre al sistema principale costituito dalle barre di controllo, vi è il sistema di spegnimento secondario che consiste nell’iniezione di boro (forte assorbitore di neutroni) nel circuito primario.

Il circuito di raffreddamento secondario funzione a più bassa pressione, talché l’acqua entra in ebollizione all’interno degli scambiatori di calore (generatori di vapore) tra circuito primario e secondario.

Il vapore viene convogliato in turbina, che a sua volta azione il generatore di elettricità (turboalternatore), per essere quindi condensato nel condensatore e ritornato allo stato liquido agli scambiatori in contatto con il circuito primario.