Direzione Trasferimento Tecnologico

Settori applicativi

Problema da risolvere

Lo sviluppo di reattori a fissione e fusione nucleare richiede l'utilizzo di codici di calcolo capaci di simulare, con sufficiente dettaglio, i fenomeni fisici che li caratterizzano nei diversi scenari operativi. La scarsa disponibilità di codici di calcolo capaci di simulare circuiti con piombo-litio ed altri metalli liquidi rende lo sviluppo di reattori/apparati sperimentali una sfida rilevante. Di particolare rilievo risultano essere le attività concernenti a) lo studio dell'interazione fra metalli liquidi ed acqua e le sue conseguenze (produzione di idrogeno e calore), e b) lo studio di sistemi con fluidi bifase (liquido e vapore). Pertanto, lo sviluppo di codici numerici punta a fornire strumenti capaci di modellare fenomeni multifisici e multifase in sistemi complessi.

Descrizione

La progettazione di nuovi reattori a fissione e a fusione nucleare richiede anche lo sviluppo di soluzioni informatiche innovative per modellare e riprodurre i fenomeni fisici che li caratterizzano. In particolar modo, le applicazioni nel campo della fusione nucleare sono principalmente votate al supporto nello sviluppo di reattori di tipo tokamak (ITER e DEMO) adoperanti la lega piombo-litio e nel supporto allo sviluppo di adeguati apparati sperimentali. Invece, nel campo della fissione nucleare le attività sono principalmente focalizzate sulla riproduzione del comportamento del combustibile nucleare nei reattori di IV generazione, e nelle attività di confronto codice-contro-codice e codice-contro-esperimenti. Nel corso degli anni il gruppo si è specializzato in ulteriori tematiche quali: a) l'interazione fra piombo-litio ed acqua, reazione che causa lo sviluppo di idrogeno e calore b) lo studio della fenomenologia dei fluidi bifase, ovvero miscele di fluidi sotto forma di liquido e vapore. Entrambi queste competenze sono di fondamentale rilevanza per eseguire adeguati studi di sicurezza, studi di cui il gruppo di lavoro è esperto grazie alle attività di ricerca condotte attraverso diversi progetti europei ed internazionali. Le capacità del gruppo di lavoro permettono inoltre la modellazione di fenomeni fisici multi-scala: da un livello di scala microscopico fino ad un livello di circuito/impianto. Per realizzare ciò il gruppo si è specializzato nell'accoppiamento fra codici. Di particolare interesse sono gli accoppiamenti fra RELAP5 e SIMMER, e fra RELAP5 e diversi codici CFD. In entrambi i casi RELAP5 offre una visione a livello di circuito/impianto, mentre SIMMER e i codici CFD sono usati per fenomeni locali quali l'interazione fra metalli liquidi e acqua (SIMMER) e fenomeni termo-idraulici localizzati (codici CFD). Il gruppo di lavoro è inoltre in grado di eseguire calcoli termomeccanici con codici FEM.

Gruppo di ricerca coinvolto