Small modular reactors for the Flexblue® concept

The purpose of this thesis is to investigate the feasibility of placing SCOR-F and IRIS4Flexblue reactors inside the hull of Flexblue®, a subsea transportable nuclear power plant developed by the French industrial group DCNS. SCOR-F, a concept currently under development within the context of the EURATOM programme, is a scaled-down version of the SCOR reactor by CEA. Since SCOR-F has not already been designed, no data are available, especially on the reactor height. Moreover, the particular annular inverted U design of its pressurizer and the bulky configuration of its steam generator lead to wonder about the compatibility of its overall height with the diameter of the Flexblue® hull. IRIS4Flexblue, presented for the first time in this thesis, is a preliminary variant with reduced power of the IRIS reactor, specifically created for the hull of Flexblue®. Starting from the existing layout of IRIS, the design of the main components such as core, control rods, steam generator, pumps and vessel is revisited on the basis of the required power output (160 MWel). The size of the components is reduced when possible or the layout modified, when size reduction is not sufficient, with the aim of obtaining a reactor with a total height compatible with Flexblue® hull. On one hand, it results that SCOR-F cannot be used for Flexblue® because its height exceeds the diameter of the hull. On the other hand, results for IRIS4Flexblue are encouraging: not only the reactor fits in the Flexblue® hull, but also sizing was done keeping wide margins on height and can therefore bring to a vessel diameter and costs reduction.

L’obiettivo di questo lavoro di tesi è svolgere una verifica sulla fattibilità del posizionamento dei reattori SCOR-F e IRIS4Flexblue all’interno dello scafo di Flexblue®, una centrale nucleare sottomarina sviluppata dal gruppo industriale francese DCNS. SCOR-F, un concetto attualmente in fase di sviluppo nell’ambito del programma EURATOM, è una versione ridotta del reattore SCOR del CEA. Non essendo SCOR-F ancora stato progettato, non esistono dati disponibili, specialmente sull’altezza del reattore. Inoltre, la particolare configurazione anulare a tubi a U rovesciata del suo pressurizzatore e il suo ingombrante generatore di vapore hanno portato a interrogarsi sulla compatibilità della sua altezza totale rispetto al diametro di Flexblue®. IRIS4Flexblue, presentato per la prima volta in questa tesi, è invece un adattamento preliminare, appositamente creato per lo scafo di Flexblue®, del reattore IRIS con potenza ridotta. Partendo dall’esistente schema di IRIS, la configurazione dei principali componenti quali nocciolo, barre di controllo, generatore di vapore, pompe e vessel viene rivisitata sulla base della potenza richiesta (160 MWel). Le dimensioni dei componenti sono ridotte ove possibile o il layout modificato, ove non sufficiente la riduzione delle dimensioni, con l’obiettivo di ottenere un reattore con altezza complessiva compatibile con lo scafo di Flexblue®. Da un lato, SCOR-F sembra non poter essere utilizzato per Flexblue® poiché la sua altezza risulta essere superiore al diametro dello scafo. Dall’altro lato, i risultati per IRIS4Flexblue sono incoraggianti: non solo il reattore si adatta allo scafo di Flexblue®, ma il dimensionamento è stato inoltre svolto mantenendo ampi margini sull’altezza e potrebbe quindi portare a un’eventuale riduzione del diametro del vessel e dei costi.