La qualificazione di sistemi e componenti in ambito nucleare - Nucleare da Fissione

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La qualificazione di sistemi e componenti in ambito nucleare


  Intervista alla Dott.ssa Stefania Baccaro, Direttore Impianto di irraggiamento Calliope di ENEA


1) In cosa consiste il processo di qualificazione nucleare?
Il processo di qualificazione nucleare è uno dei principi cardine della progettazione e della realizzazione delle centrali nucleari e consiste nel sottoporre tutti i sistemi, i componenti e le strutture rilevanti ai fini della sicurezza nucleare, ad un complesso sistema di prove sperimentali. Le prove vengono effettuate, alle specifiche condizioni ambientali dovute ad un incidente o ad un rischio esterno, per verificare che i componenti  continuino a svolgere con la massima affidabilità, le funzioni per le quali sono stati progettati, in modo da mantenere sotto controllo la centrale in qualunque condizione.

2) Quali sono le procedure da seguire per il processo di qualificazione?
Il processo di qualificazione nucleare è regolato da norme internazionali che prescrivono procedure dettagliate alle quali sottoporre i componenti e sistemi. Il metodo con minor margine di incertezza è costituito dalle prove di tipo. La sequenza delle prove previste per la qualificazione nucleare prevede, dopo l’acquisizione dei dati di base attraverso una strumentazione di misura, prove di invecchiamento (si riproducono gli effetti provocati da agenti fisici) e prove incidentali (simulazione di sisma, caduta d’aereo e incidente base di progetto).

3) In che modo i laboratori e le strutture ENEA supportano l’industria italiana nel difficile processo di qualificazione nucleare?
I laboratori e gli impianti per le qualifiche nucleari già operanti presso i Centri di Ricerca ENEA, alcuni unici in Italia e tra i pochi in Europa, sono in grado di fornire alle imprese interessate a partecipare alla realizzazione delle centrali nucleari molte delle qualifiche previste dalle normative, allineandole agli standard internazionali. In particolare, presso il Centro Ricerche ENEA della Casaccia (Roma), sono concentrati, in un unico sito, un complesso di importanti laboratori ed infrastrutture sperimentali di prova.

4) In quali laboratori e impianti si realizzano le prove?
Le prove vengono effettuate nel Laboratorio di Prove Dinamiche ed Ambientali, nel Laboratorio di Compatibilità Elettromagnetica, nell’Impianto di Irraggiamento Gamma “Calliope” e nell’Impianto “Vapore” .

Nel Laboratorio di Prove Dinamiche ed Ambientali si effettuano prove termiche, sismiche, per la qualifica a vibrazioni e di caduta e urti secondo le normative nazionali ed internazionali vigenti. Nel laboratorio per la qualifica sismica, le prove su tavola vibrante sono di fondamentale importanza per comprendere il comportamento dinamico delle strutture reali sotto l’azione dei carichi sismici, consentendo anche la validazione dei modelli numerici, fornendo i valori degli smorzamenti, delle frequenze critiche e dei principali modi di vibrare della struttura. Il laboratorio è dotato di due tavole vibranti, tra le più grandi d’Europa, a 6 gradi di libertà. Gli impianti per la qualifica a vibrazione consistono in Shaker elettrodinamici per verificare la sicurezza a fronte delle sollecitazioni vibratorie previste durante l’esercizio in condizioni normali e anomale. Presso il laboratorio possono inoltre essere effettuate prove di caduta ed urti per la qualifica di componenti e sistemi per applicazioni industriali e nucleari, per il trasporto ferroviario e per l’industria aerospaziale.

 


Fig. 1 Test dinamico/funzionale su componentistica elettronica

 

 

Laboratorio di Compatibilità Elettromagnetica è dotato di una camera semianecoica per misure di compatibilità elettromagnetica ad una distanza di 3 metri dalla sorgente di radiazione, nella gamma di frequenze comprese tra 10 kHz e 18 GHz. La strumentazione e gli impianti in dotazione consentono l’esecuzione di misure di emissione radiata e condotta, di immunità radiata e condotta e di compatibilità elettromagnetica (EMC/EMI), in conformità alle norme civili, militari ed avioniche. Le infrastrutture sperimentali del laboratorio vengono utilizzate anche per misure di caratterizzazione elettromagnetica di materiali e di antenne.

 


Fig. 2 Vista interna della camera semianecoica
 

 

L’Impianto di Irraggiamento Gamma “Calliope” è utilizzato per attività di ricerca e servizio. Le principali applicazioni riguardano l’irraggiamento di materiali, componenti e sistemi per qualifiche in condizioni che riproducono l’ambiente radioattivo ostile nel quale i dispositivi si troveranno a lavorare, come impianti nucleari, acceleratori di particelle e applicazioni spaziali. Le prove, effettuate secondo le normative nazionali ed internazionali vigenti, sono corredate da certificazione relativa. Annessi all’impianto, sono presenti laboratori altamente specializzati per la determinazione degli effetti pre - e post-irraggiamento, mediante caratterizzazione delle proprietà chimico-fisiche dei materiali e componenti.

 


Fig. 3 Vista della cella di irraggiamento. In primo piano la piattaforma per il
posizionamento dei campioni
 

 

L’impianto “Vapore” consente di effettuare prove termo meccaniche e fluidodinamiche  su componenti e sistemi di impianti nucleari e convenzionali.  L’impianto è costituito da un pressurizzatore per impianti nucleari che funge da generatore di vapore e serbatoio di accumulo. Alimenta, con portate regolabili di vapore saturo o acqua satura, componenti e sistemi tipici dei circuiti primari e secondari di impianti nucleari e di impianti convenzionali, riproducendo le sollecitazioni di processo e le condizioni ambientali necessarie per la qualifica funzionale delle apparecchiature in prova.

 


Fig. 4 Allestimento sull'impianto VAPORE di 4 valvole di sfioro sicurezza destinate
alla centrale nucleare di Montalto di Castro (anno 1987)
 

 

 

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