Compact steam generators for SMR applications (ELSMOR project)

The ELSMOR research project (Towards European Licensing of Small Modular Reactors), aims to contribute to the adoption of small modular reactors (SMR) in Europe through research in order to identify and remove any obstacles hindering the deployment of SMRs. Launched in September 2019, a total of 15 organizations from 8 countries participate in ELSMOR. The consortium consists of support organizations of European authorities, universities, utilities, and developers of the French SMR design NUWARD. ELSMOR is developing systematic methods for the safety assurance of new and innovative reactors. The project also aims to demonstrate that European experimental infrastructures and modelling tools are ready for use in the assurance of safety of SMRs with passive safety systems. This master thesis work has been developed in the framework of ELSMOR project. In the first part an extensive review of passive safety systems and safety strategies of four SMRs has been made. Then, has been analyzed the response of the IRIS reactor under a small-break loss of coolant accindent focusing on the behavior of its passive components. This analysis has been performed using the PIRT methodology. In the last part has been developed a numerical model for the thermal-hydraulic characterization of brazed plate heat exchangers, a promising and very compact type of heat exchangers that are employed in the French SMR NUWARD as steam generators.

Il progetto di ricerca ELSMOR (Verso la concessione di licenze europee per piccoli reattori modulari), mira a promuovere l’impiego dei “piccoli reattori modulari” (SMR) in Europa attraverso la ricerca, al fine di identificare e rimuovere eventuali ostacoli che ne intralciano lo sviluppo. Questo progetto è inziato a settembre 2019, con un totale di 15 organizzazioni e 8 paesi partecipanti. Il consorzio è costituito da organizzazioni di supporto, di autorità europee, università, servizi pubblici e gli sviluppatori del SMR francese NUWARD. ELSMOR sta sviluppando metodi sistematici per studiare e garantire la sicurezza di reattori nuovi e innovativi. Il progetto mira inoltre a dimostrare che le infrastrutture sperimentali europee e gli strumenti di modellizzazione sono adeguati per lavorare efficacemente sui sistemi di sicurezza passiva degli SMR. Questo lavoro di tesi magistrale è stato sviluppato all’interno del progetto ELSMOR. Nella prima parte del lavoro, è stata fatta una accurata revisione dei sistemi di sicurezza passivi e del design generale di quattro SMR. Successivamente è stata analizzata la risposta del reattore IRIS a seguito di uno small-break LOCA, osservando in particolare il comportamento dei sui sistemi passivi. Questa analisi è stata fatta sfruttando la metodologia tipica della “phenomena identification and ranking tables”. Nell’ultima parte è stato sviluppato un modello numerico per la caratterizzazione termoidraulica degli scambiatori di calore a piastre saldobrasate. Questi rappresentano una tecnologia molto compatta e promettente che ha trovato già applicazioni nel reattore NUWARD, dove sono impiegati come generatori di vapore.