Serie di articoli sulle barriere 3/6: Guaine delle barre di combustibile (Elementi di combustibile, parte 2 di 2)

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Le pastiglie (pellets) di combustibile sono inguainate in tubi metallici formando le barre di combustibile. Le guaine delle barre di combustibile insieme alla matrice ceramica delle pastiglie di combustibile costituiscono la prima barriera per il confinamento delle sostanze radioattive nelle centrali nucleari.

Le pastiglie di combustibile sono inguainate in tubi metallici di protezione a formare le barre di combustibile. Tali barre sono pressurizzate con Elioe saldate a tenuta di gas. Le barre di combustibile sono raggruppate in fasci per formare gli elementi di combustibile che costituiscono il nucleo del reattore. Nei reattori ad acqua pressurizzata circa 200 barre trovano posto in un elemento di combustibile di forma quadrata, nei reattori nucleari ad acqua bollente il numero scende a circa 90 barre per elemento combustibile.

Saldati a tenuta di gas

Barre di combustibile riunite negli elementi di combustibile

Le guaine protettive delle barre di combustibile sono realizzate in una lega metallica chiamata Zircaloy e costituita circa al 98% da Zirconio, Lo zirconio è relativamente resistente alla corrosione, quindi è resistente all’ossidazione. Inoltre è duttile alle temperature d’esercizio e ha un ridotto scambio di elettroni con i neutroni.

Le barre di combustibile sono lunghe circa quattro metri e hanno un diametro di quasi un centimetro. Esse sono saldate a tenuta di gas essendo quindi in grado di confinare i prodotti di fissione solidi e gassosi contenuti nel combustibile.

I tubi di Zircaloy non sono completamente riempiti di pellets. Nell’estremità superiore uno spazio vuoto è destinato ad ospitare le sostanze gassose che si generano durante il funzionamento del reattore e rispettivamente durante la fissione nucleare. I tubi di Zircaloy sono disegnati in modo da sopportare la pressione di questi gas e la pressione ambiente nel reattore.

 

Questo è il terzo dei sei articoli sul tema «Barriere per il confinamento delle sostanze radioattive». Il primo descrive il principio della difesa in profondita’, gli articoli da 2 a 6 descrivono le diverse barriere.