Metodi di ottimizzazione innovativi per il progetto di reattori nucleari di potenza

The purpose of this work is getting a hint on how a careful gauge of physical and geometrical parameters could promote an irreversibility generation optimization.Four different processes have been analyzed as a possible source of irreversibility inside the plant: ­ heat conduction inside fuel pins; ­ heat convective exchange between fuel pins and coolant; ­ pressure drops inside refrigerant flow channels; ­ neutron diffusion inside and outside the core Moreover, in the case of a BWR, where two-phase calculation is mandatory, the evaluation of entropy generated by the second and the third phenomena just mentioned can be performed in at least four different ways. For each one of these a concise derivation has been presented and the corresponding results have been discussed. The results obtained can then be properly described as a zero-order approximation for a more complete evaluation that will require more specialized and powerful computing units and comprehensive and detailed experimental data repertoires.

Lo scopo di questo lavoro è di valutare un processo di ottimizzazione che sfrutti la generazione entropica legata ai parametri geometrici e fisici di un reattore nucleare. Quattro diversi fenomeni fisici sono stati analizzati come possibile fonte di irreversibilità nell'impianto: - la Conduzione del calore all'interno delle barrette di combustibile; - lo scambio di calore convettivo tra barrette di combustibile e fluido termovettore; - le cadute di pressione all'interno dei canali di refrigerante; - la diffusione di neutroni all'interno e all'esterno del "core". Nel caso di un reattore BWR, dove è necessario considerare una miscela bifase, la valutazione di entropia generata dal secondo e terzo fenomeno fisico può essere eseguita in almeno quattro modi diversi. Per ciascuno di questi una sintetica descrizione è stata presentata e relativi risultati sono stati discussi. I risultati ottenuti possono poi essere correttamente inquadrati come il primo passo verso una valutazione più completa che richiede sforzi computazionali maggiori e una serie di dati sperimentali più completi e dettagliati di quelli finora disponibili.