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La “sicurezza a progetto” nella Generazione III+ – il reattore IRIS “International Reactor Innovative&Secure” - Stefano Monti -

All’interno della cosiddetta Generation IV Roadmap, come una sorta di preludio ai 6 sistemi GenIV propriamente detti, sono stati inseriti i sistemi NDT (Near Term Deployment), tra cui IRIS (International Reactor Innovative&Secure), sotto la categoria Generation III+, destinati ad essere introdotti entro i prossimi 10-15 anni, con un ruolo che potrebbe essere definito da "battistrada" rispetto ai sistemi di IV Generazione.

IRIS è un reattore modulare di piccola taglia (335 MWe) di tipo PWR, come la maggioranza dei reattori commerciali in esercizio nel mondo ed è sviluppato da un gruppo internazionale (IRIS Project) di 20 partners (università, industrie, enti di ricerca, utilities) provenienti da 10 paesi (USA, Brasile, Croazia, Giappone, Italia, Messico, Spagna, Regno Unito, Lituania ed Estonia), sotto la leadership di Westinghouse LLC.

L’obiettivo dell’IRIS Project, è quello di produrre il progetto di un reattore avanzato, essenzialmente per la generazione elettrica, ma non solo, ispirato ai criteri di IV Generazione (sostenibiltà, competitività economica, sicurezza e affidabilità, non-proliferazione).

Il progetto è stato lanciato nel 1999 nel contesto dell’iniziativa NERI (Nuclear Energy Research Initiative), con un finanziamento da parte del US-DOE, è uno dei progetti più avanzati all’interno del gruppo Generation III+ (NTD).

La taglia di riferimento di 335 MWe è stata scelta nella prospettiva di localizzazione sia di moduli singoli (specialmente nei paesi in via di sviluppo, con reti elettriche di piccole dimensioni e allo scopo di produzione combinata di elettricità, calore e/o acqua potabile), nonché di centrali pluri-modulo gestite attraverso un’unica sala controllo.

I layout sviluppati nell’ambito del programma americano ESP (Early Site Permit) da tre tra le principali utilities (Dominion, Entenergy, Exelon), sono il Multiple single-units (3 unità singole per 1005 MWe complessivi) e il Multiple twin-units (es. 2 unità doppie per 1340 MWe complessivi) (vedi figura sottostante).

Ingegneria e "sicurezza a progetto" (safety by design): IRIS è un reattore a configurazione integrale, cioè particolarmente semplificata e compatta (generatori di vapore, pompe, pressurizzatore e barre di controllo, tutti collocati all’interno del VESSEL reattore; vedi figura seguente).

Questo tipo di layout permette di incrementare drasticamente la sicurezza (come in tebella) poiché, in tal modo, a progetto, vengono eliminate le grandi tubazioni primarie fuori vessel, fonte principale di rischio per gli incidenti di perdita di refrigerante (grandi LOCA-Loss of Coolant Accident).

In IRIS l’88% degli incidenti di classe superiore (Classe IV) è eliminato all’origine, o comunque mitigato.

Grazie alla semplificazione impiantistica, che comporta un minor numero di pompe, valvole, tubazioni, ed altri componenti, il reattore IRIS richiede l’arresto per manutenzione soltanto ogni 4 anni, con possibilità di arrivare anche a 8 anni. Altre manutenzioni minori possono essere effettuate anche in corso di esercizio, in virtù dell’uso di componenti ridondanti, modulari e facilmente sostituibili. La mancanza di uso del boro nel sistema primario, ad es., permetterà di evitare il rischio di frattura da corrosione sotto sforzo. Tutto questo si traduce in un’affidabilità del sistema e fattori di carico particolarmente incrementati.

Anche le prove integrali si sistema e di sicurezza di IRIS, al pari di quelle per la CERTIFICAZIONE dell’AP1000, verranno effettuate in Italia presso la società SIET di Piacenza, società controllata da ENEA, ENEL, Ansaldo e Politecnico di Milano.

Competitività: Le semplificazioni impiantistiche portano ad un costo capitale particolarmente attraente, dovuto anche alla possibilità di scadenzare nel tempo l’inizio costruzione dei vari moduli (ad es. con ritardo di 3 anni l’uno rispetto all’altro), (vedi grafico sottostante).

Il costo del singolo modulo n-th of kind è atteso essere dell’ordine di 300 MUS$ (circa 1000 US$/kWe), dopo la realizzazione del FOAK (First-of-a-kind) per il quale sono stimati 600 MUS$ per lo sviluppo del progetto-licenza e 500 Mil. US$ per la costruzione. Questo, insieme all’elevato fattore di carico-affidabilità e allo sfruttamento ottimale del combustibile, è atteso tradursi in un costo unitario molto competitivo dell’energia elettrica prodotta, circa 35.00 US$/MWh, per una centrale due-moduli, con associato un IRR (Internal Rate of Return) dell’ordine del 15%.