Il mantello del nocciolo non ha funzione di barriera

All’interno del contenitore pressurizzato di tutti i reattori è installato un mantello del nocciolo di forma cilindrica composto da una spessa lamiera d’acciaio. Il mantello del nocciolo non è sotto pressione e non ha funzione di barriera per il contenimento della radioattività. L’IFSN valuta l’integrità del mantello del nocciolo.

Il mantello del nocciolo è aperto nella parte inferiore e superiore ed è fissato all’interno del contenitore pressurizzato del reattore. Esso è costituito da più cilindri in lamiera d’acciaio sovrapposti e saldati tra loro ed è uno degli elementi interni del reattore. Non essendo pressurizzato, al contrario del contenitore pressurizzato del reattore, esso presenta una parete di spessore relativamente esiguo pari a circa 3 – 5 cm.

I flussi delle correnti nei reattori ad acqua pressurizzata sono differenti rispetto quelli nei reattori ad acqua bollente. La funzione del mantello del nocciolo nei reattori ad acqua pressurizzata è quindi lievemente diversa. In questo articolo parleremo del mantello del nocciolo nei reattori ad acqua bollente come quelli di Mühleberg e Leibstadt.

  1. Coperchio del contenitore in pressione
  2. Uscita per il vapore
  3. Vapore
  4. Entrata dell’acqua di raffreddamento
  5. Mantello del reattore
  6. Elementi di combustibile
  7. Barre di controllo

Il mantello del nocciolo (o mantello del reattoresi trova nel contenitore pressurizzato del reattore e serve principalmente per indirizzare il flusso dell’acqua di raffreddamento del reattore.

Egli non ha funzione di barriera per il contenimento della radioattività ed è aperto nella parte inferiore e superiore.

Il mantello del nocciolo é impegnato nei reattori ad acqua bollente come quelli di Mühleberg e Leibstadt.Il mantello del nocciolo svolge essenzialmente le seguenti tre funzioni:

– Indirizzamento del flusso della corrente

Il mantello del nocciolo separa le direzioni del flusso dell’acqua di raffreddamento del reattore e dell’acqua con temperatura diversa all’interno del contenitore pressurizzato del reattore. Nell’intercapedine anulare tra il mantello del nocciolo e la parete del contenitore pressurizzato del reattore l’acqua più fredda circola dall’alto verso il basso. All’interno del mantello del nocciolo, dove vengono collocati gli elementi di combustibile, l’acqua più calda scorre in direzione opposta, dal basso verso l’alto. La direzione di tali flussi è determinata naturalmente dal calore degli elementi di combustibile. Con le pompe del sistema di circolazione del reattore è possibile aumentare la velocità dei flussi che scorrono intorno agli elementi di combustibile. La potenza del reattore dipende direttamente dalle velocità delle correnti di acqua. La potenza del reattore ad acqua bollente è regolata tramite pompe di circolazione. In un reattore ad acqua bollente l’acqua che scorre intorno agli elementi di combustibile viene riscaldata e trasformata parzialmente in vapore. Il vapore che si raccoglie nella parte alta del contenitore pressurizzato del reattore passa tramite le condotte del circuito primario nelle turbine.

– Stabilizzazione degli elementi di combustibile

Sotto il mantello del nocciolo si trova la cosiddetta piastra terminale inferiore, sopra si trova la griglia distanziatrice. Entrambe hanno la funzione di garantire la posizione laterale degli elementi di combustibile al fine di consentire in qualsiasi momento l’inserimento sicuro delle barre di controllo.

– Mantenimento del livello dell’acqua

Il mantello del nocciolo deve essere di spessore tale da consentire di immettere acqua nel nocciolo fino a due terzi della sua altezza anche in caso di rottura della condotta più grande del circuito primario. Si tratta di un requisito necessario per garantire il sufficiente raffreddamento del nocciolo del reattore in tale eventualità.

 

Controllo periodico del mantello del nocciolo

Grazie alla pluriennale esperienza mondiale con reattori ad acqua bollente è noto che nei cordoni di saldatura dei giunti del mantello del nocciolo possono formarsi cricche. I cordoni vengono quindi esaminati attentamente per constatare l’eventuale presenza di cricche. La formazione e l’estensione delle cricche è dovuta principalmente alla cosiddetta corrosione fessurante che si verifica in particolari condizioni chimiche e fisiche. Poiché il mantello del nocciolo non è un elemento pressurizzato del reattore, l’esercizio può proseguire anche con un mantello che presenta cricche. È tuttavia necessario che le cricche non raggiungano una dimensione tale da compromettere la stabilità meccanica o il mantenimento del livello dell’acqua in caso di incidente con una considerevole perdita di liquido di raffreddamento. Per tale motivo il mantello del nocciolo deve essere periodicamente sottoposto alla verifica del materiale e alla valutazione della sicurezza tecnica.

I mantelli del nocciolo possono essere rinforzati, riparati o sostituiti, anche se quest’ultima procedura comporta una notevole esposizione alla radioattività per il personale. Al fine di rafforzare e stabilizzare ulteriormente il mantello del nocciolo, soprattutto laddove siano presenti cricche nei cordoni di saldatura, vengono spesso montati i cosiddetti tiranti di ancoraggio, come è avvenuto ad esempio nel caso di reattori ad acqua bollente in Spagna, Giappone, USA e nella centrale svizzera di Mühleberg.

Per individuare in anticipo la formazione di cricche, seguirne la crescita ed eventualmente adottare le opportune misure sono stati creati specifici programmi di monitoraggio. I cordoni di saldatura vengono controllati periodicamente durante le interruzioni dell’esercizio per la revisione tramite metodi di controllo non distruttivi. L’IFSN valuta l’integrità del mantello del nocciolo dei due reattori svizzeri ad acqua bollente tramite controlli dei cordoni di saldatura, misurazioni della crescita delle cricche e valutazioni sotto il profilo della meccanica della frattura.