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Approfondimento a cura di Lina Quintieri I reattori ad acqua leggera (Light Water Reactor) sono reattori nucleari eterogenei moderati e refrigerati ad acqua (H2O). Si dividono essenzialmente in due differenti tipologie: i reattori Pressurizzati (Pressurized Water Reactor) ed i reattori Bollenti (Boiler Water Reactor).
Si genera così il vapore che all’uscita del generatore è inviato in turbina dove espande e si raffredda. Il vapore condensato viene poi rimandato indietro all’ingresso del generatore di vapore. Nel BWR non c’è bisogno del generatore di vapore poiché il vapore da inviare in turbina è prodotto direttamente all’interno del reattore, semplificando notevolmente lo schema costruttivo dell’impianto. Questa semplicità di soluzione del ciclo diretto viene però pagata a scapito di problemi più grossi di contaminazione radioattiva e di corrosione della parte convenzionale dell’impianto. Il nocciolo di un PWR da 1000 MWe è formato tipicamente da un centinaio di elementi di combustibile ciascuno costituito da un insieme di 264 barrette disposte in un reticolo a passo quadrato 17x17. Le altre 24 posizioni sono occupate dalle guaine per le barre di controllo e da un tubo centrale di alloggiamento della strumentazione. Ogni barretta di combustibile è costituita da un tubo di zircaloy chiuso all’estremità con tappi saldati e contenente pastiglie di ossido di uranio leggermente arricchito. Il nocciolo di un BWR dellal stessa energia (1000 MWe) è composto da 732 elementi di combustibile e 177 barre di regolazione ed occupa un volume maggiore del nocciolo di un PWR della stessa taglia. Un’altra importante differenza fra un reattore bollente e pressurizzato consiste nella diversa disposizione delle barre di controllo. Nel PWR vengono inserite dall’alto per azione della gravità (sistema passivo), mentre nel BWR, a causa della presenza degli essiccatori nella parte alta del recipiente in pressione vengono immesse dal basso con un sistema di iniezione idraulico (sistema attivo). |
La differenza impiantistica principale fra un PWR ed un BWR consiste nel diverso stato fisico in cui si trova l’acqua all’interno del nocciolo: in entrambi i casi l’acqua ha una pressione molto più alta di quella atmosferica, ma mentre nei PWR la pressione è tenuta al di sopra della tensione di vapore corrispondente alla sua massima temperatura (150 bar circa), di modo che non cambi di fase, in un BWR, invece, l’acqua comincia a bollire molto prima che completi il suo percorso all’interno del core (pressione circuito primario ~ 60 bar). Proprio in relazione a ciò riferendosi ad un BWR si parla di “core bollente”. Un PWR è dal punto di vista impiantistico leggermente più complicato di un BWR. Per garantire, infatti, che in un PWR il liquido refrigerante non cambi di stato fisico si connette il circuito primario dell’acqua ad un pressurizzatore, assente invece in un BWR. Sempre in un PWR, l’acqua all’uscita del nocciolo viene mandata in un generatore di vapore dove il calore viene trasferito all’acqua del circuito secondario che si trova a pressione più bassa del primario.