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Un mix di plutonio e uranio per un nucleare più sostenibile. Il progetto PuMMA

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Enea, in collaborazione con altri 20 partner internazionali, sta studiando il modo di rendere il nucleare di IV generazione più sostenibile. Il progetto PuMMA(Plutonium Management for More Agility) si proprone di valutare l’impatto dell’elevato contenuto di plutonio (circa il 40%) nel combustibile nucleare dei reattori veloci, esaminando le possibili ripercussioni in termini di sicurezza e prestazioni.

La sostenibilità dei reattori nucleari di IV generazione

Riciclare i combustibili già utilizzati dai reattori nucleari per ridurre le scorie. Il Progetto PuMMA (Plutonium Management for More Agility) che coinvolge 20 partner provenienti da 12 Paesi europei, tra cui l’Enea, si propone di migliorare le prestazioni dei reattori di IV generazione, aumentandone la sostenibilità.

L’impatto del Plutonio

Cofinanziato dal programma Euratom, per l’energia atomica della Comunità Europea, PuMMA in pratica valuta l’impatto dell’elevato contenuto di plutonio (circa il 40%) nel combustibile nucleare dei reattori veloci, esaminando le possibili ripercussioni in termini di sicurezza e prestazioni. Il progetto si propone, inoltre, di studiare gli scenari di integrazione della tecnologia con quelle attualmente in uso, per un nucleare sempre più sostenibile.

L’efficacia della miscela MOX

Più nel dettaglio, il ruolo dell’Agenzia italiana consiste nell’implementare attività di simulazione e modellistica, in sinergia con altri 7 partner, finalizzate ad accrescere le conoscenze sul comportamento dei materiali utilizzati durante il funzionamento del reattore.

Il combustibile in questione è il MOX, composto da una miscela di ossido di uranio e plutonio. Come spiega Alessandro Del Nevo, responsabile della Divisione ENEA di Ingegneria sperimentale presso il Dipartimento Nucleare e referente del progetto, si tratta di un combustibile sperimentale. Per migliorarne le performance e garantire un’adeguata  sicurezza degli impianti occorre quindi continuare a studiarne il comportamento. 

Pastiglie di combustibile nucleare

Le “pastiglie” di combustibile nucleare, impilate all’interno di barre cilindriche, rappresentano insieme alla guaina esterna della barra stessa, le prime barriere contro il rilascio di prodotti di fissione. Si rende ora necessario comprendere come i materiali di cui sono composte tali ‘pastiglie’ possano essere deformati o danneggiati dall’attività di irraggiamento. 

Attività di simulazione e modellistica

Le attività legate al progetto comprendono sia simulazioni attraverso modellazioni e software, che analisi sperimentali. Per i test sono stati utilizzati dati già disponibili su MOX ad alto tenore di plutonio, irraggiato e analizzato mediante esami distruttivi e non. Ad esempio, un traguardo significativo è stato raggiunto quando si è riusciti a replicare il comportamento del combustibile nucleare attraverso l’analisi FEM (Finite Element Method), la tecnica di simulazione che permette di calcolare il comportamento strutturale di un sistema complesso scomponendolo in un numero elevato di elementi che possono essere risolti in maniera più semplice. “I risultati preliminari sono promettenti, ma dobbiamo migliorare i nostri modelli basati prevalentemente su dati di esperimenti su reattori tradizionali ad acqua” chiarisce Del Nevo.

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