Analisi Termomeccanica di un sistema di scram basato su materiali ad espansione controllata

L’innovativo sistema di spegnimento della reazione a catena previsto nel progetto del reattore nucleare MARS, come aggiuntivo rispetto ad un sistema tradizionale, basa il suo funzionamento sulla presenza di due elementi realizzati in materiali con diverso coefficiente di dilatazione termica che, sottoposti ad un incremento di temperatura, subiscono allungamenti diversi causando lo sgancio di un gruppo di barre di controllo grazie all’azionamento di un apposito leverismo. Le caratteristiche fisiche dei materiali scelti in fase di progetto concettuale del sistema sono tali da consentire differenze di allungamento tra i due elementi di pochi millimetri. Questo comporta la necessità di un delicato procedimento di taratura del sistema per evitare interventi spuri. La attività comprende l’analisi di materiali che siano particolarmente idonei, sotto il profilo meccanico e neutronico, a realizzare il giunto bimetallico, nonché il disegno del dispositivo di sgancio, che deve garantire una elevata affidabilità di intervento, la costanza delle condizioni di intervento, la minimizzazione degli interventi spuri, nonché la possibilità del riarmo in esercizio. Nell’articolo viene presentato lo stato dell’arte relativo alla disponibilità e caratteristiche dei materiali ad espansione controllata, adatti ad essere utilizzati nel sistema in oggetto e l’analisi termomeccanica di dettaglio del sistema, effettuata tramite l’ausilio di codici di calcolo commerciali.