Energia nucleare senza scorie radioattive

[ChristinaAemiliana]

Originariamente inviato da DarKilleR

Ora io non sono assolutamente esperto in questo ambito, ma ho semplicemente fatto un buon corso di Termodinamica e Fisica Tecnica con un buon professore...
Come nuovi materiali cosa intendi? Io avevo sentito parlare di sperimentazioni con nuovi materiali compositi in carbonio e ceramici, che hanno il grande pregio di resistere ad altissime temperature, ma hanno un comportamento molto fragile...
E il cambiamento di titolo del vapore con la conseguente formazione di qualche gocciolina di condensa provocava elevati urti sulle pale della turbina che provocavano danni simili a quelli che si hanno in caso di cavitazione..

Gli HTGR invece cosa sono e cosa cambia rispetto ai cicli classici? Te ne sono grato

Allora...nemmeno io sono esperta di ingegneria dei materiali, al limite mastico qualcosa di superconduttività, ma sul resto non credo di saperne più di te. Provo quindi a risponderti sulla parte nucleare sperando che quelle notizie facciano anche un po' di luce sul resto...

Gli HTGR sono i reattori a gas ad alta temperatura, dall'acronimo inglese High Temperature Gas Reactors. Questa filiera di reattori, in realtà, esiste già da tempo, ma il suo sviluppo si è arrestato allo stadio del prototipo dagli anni '80. Gli HTGR, concettualmente, rappresenterebbero l'evoluzione ulteriore della filiera a gas degli AGR (Advanced Gas Reactors), a sua volta nata da un miglioramento dei reattori Magnox (i primi reattori a gas-grafite, figli diretti della pila di Fermi).

I reattori a gas non sono molto diffusi in quanto le filiere ad acqua leggera (LWR), ossia i PWR e i BWR, hanno finito per dominare il mercato; le ragioni della vittoria dei LWR sono molte e le più assortite: soluzioni tecnologiche migliori e più nuove, impossibilità di proliferazione bellica (i Magnox erano invece la versione civile dei reattori plutonigeni!), adattabilità alla propulsione navale eccetera. All'avvento degli AGR, che superavano praticamente tutti i problemi di gioventù della filiera a gas, i reattori ad acqua leggera si erano già imposti, di conseguenza l'interesse suscitato da AGR prima e HTGR poi fu piuttosto ridotto (comunque maggiore per gli HTGR).

Senza entrare troppo nei dettagli tecnici, gli HTGR sono reattori raffreddati a elio e questo consente di raggiungere temperature di uscita del termovettore di 800-900°C; questo implica non solo la possibilità di ottenere un rendimento simile a quello delle centrali convenzionali, con vapore in turbina a 160-170 bar e temperatura di 540-560 (risultato peraltro già raggiunto dagli AGR), ma anche quella ancora più suggestiva di mandare l'elio direttamente in una turbina a gas operante in ciclo Joule. Un'altra prospettiva importante offerta dagli HTGR è quella di produrre idrogeno direttamente dall'acqua per termolisi (la dissociazione delle molecole di acqua realizzata per mezzo del calore). Esistono anche reattori a gas di ultima concezione, chiamati VHTR (Very High Temperature Reactors), che producono elio a 1000°C.

Quindi si capisce come, parlando di turbine a gas che operino con un gas a tali temperature, sia imperativo sviluppare materiali in grado di comportarsi bene, per ovvie ragioni di margini di sicurezza, ben oltre i 1000°C, da adottare almeno nei primi stadi di palettatura. Le soluzioni, che per fortuna sono state studiate e provate prima in campo areonautico (il fatto di condividere la ricerca con un settore così tanto finanziato aiuta tantissimo!), vanno dalle superleghe metalliche alle pale al carbonio/ceramico, alle pale raffreddate internamente tramite spillamenti dal compressore.

Di più sui materiali, mi spiace, non so. Non è proprio il mio campo...