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Sommario………. ... 1
Indice…………... 2
Introduzione…….. ... 4
PARTE I - LA TEMATICA DELL'ATTENUAZIONE DELLA PERICOLOSITÀ
DELLE SCORIE NUCLEARI: LO STATO DELL'ARTE
... 7
Capitolo 1 - La tematica delle scorie nucleari... 9
1.1 Le scorie nucleari... 9
1.2 L'uso dei reattori a gas ad alta temperatura per la riduzione della radiotossicità a lungo termine ... 10
Capitolo 2 - Gli attinidi ... 17
2.1 Considerazioni generali sugli attinidi ... 17
2.2 Aspetti correlati alla cinetica e al controllo dei reattori a fissione caricati con TRU... 22
2.3 Aspetti legati alla proliferazione... 25
2.4 Produzione e bruciamento del Cm244... 28
Capitolo 3 - La pericolosità delle scorie e il loro bruciamento ... 32
3.1 La "pericolosità" delle scorie: il livello di miniera ... 32
3.2 Considerazioni sulla difficoltà di bruciamento del Cm244: l'Indice Spettrale... 38
Conclusioni…. ... 47
PARTE II - STRATEGIE E SISTEMI PER LA RIDUZIONE DELLA
PERICOLOSITÀ DELLE SCORIE
... 49
Capitolo 4 - I sistemi innovativi per il bruciamento delle scorie: HTR, GCFR, ADS ...50
4.1 La "Generation IV Initiative"... 50
4.2 I reattori a gas ad alta temperatura ... 53
4.3 I reattori veloci ed il reattore GCFR ... 60
4.4 Il reattore ADS... 64
4.4.1 Il processo di spallazione... 65
4.4.2 Il core sottocritico ... 68
4.4.3 Vantaggi e svantaggi dell'ADS ... 69
4.4.4 Uso dell'ADS per il bruciamento dei prodotti di fissione a lunga vita media (LLFP) e degli attinidi transuranici (TRU); l'opzione del combustibile "fertile-free" ... 71
Capitolo 5 - Il ciclo del combustibile nucleare ed i cicli del combustibile innovativi... 75
5.1 Risorse di uranio e di torio... 75
5.2 Il ciclo del combustibile nucleare ... 84
5.2.1 Il ciclo attuale ed i potenziali scenari futuri... 84
5.2.2 Cenni alle strategie attuali di gestione del plutonio ... 88
5.3 Il torio come combustibile nucleare... 90
5.3.1 Il torio e le sue proprietà... 90
5.3.2 L'uranio 233 ed i problemi ad esso connessi ... 92
5.4 Valutazione approssimata dell'energia ricavabile dal bruciamento completo di plutonio ed attinidi minori... 97
Capitolo 6 - La strategia dei cicli multipli senza separazione isotopica ... 100
6.1 Partitioning & Transmutation (P&T)... 100
6.2 Materiali per la trasmutazione: qualche cenno... 104
6.3 Reprocessing e partitioning: le principali problematiche legate alla presenza di Am e Cm ... 104
6.4 Alcuni cicli innovativi ... 106
6.4.1 Ciclo LWR-CANDU (DUPIC)... 106
6.4.2 Ciclo LWR-LMFBR... 107
6.4.3 Il ciclo RTFC per PWR ed il ciclo LWR-MSR (Molten Salt Reactor) con il torio ... 108
6.4.4 Il DEEP BURN CONCEPT per i reattori HTR... 111
Conclusioni…. ... 114
PARTE III - ATTIVITÀ ORIGINALE SVOLTA
... 115
Capitolo 7 - Calcoli sul reattore GCFR... 116
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7.2 Analisi neutronica preliminare del reattore GCFR-600 ... 117
7.2.1 Dati di base ... 117
7.2.2 Calcolo di riferimento... 120
7.2.3 Coefficiente di temperatura ... 124
7.2.4 Coefficiente di vuoto ... 125
7.2.5 Coefficiente di espansione del combustibile... 127
7.2.6 Confronto dei risultati... 128
7.3 Valutazione di sensibilità dei codici utilizzati ... 130
7.3.1 Dati di partenza... 130
7.3.2 I passo: calcolo del core omogeneizzato... 132
7.3.3 II passo: modellazione dell'assembly di combustibile con interno omogeneo... 134
7.3.4 III passo: modellazione del core completo con pasta omogenea dentro ogni assembly ... 136
7.3.5 Altri calcoli di sensibilità... 138
Capitolo 8 - I cicli simbiotici ... 139
8.1 Introduzione... 139
8.2 Calcolo di vita di un reticolo infinito di pebbles... 139
8.3 Calcolo di vita del reattore PBMR... 146
8.4 Ciclo LWR-GCFR senza separazione isotopica ... 150
8.5 Ciclo simbiotico LWR-HTR-GCFR ... 153
8.6 Considerazioni conclusive ... 159
Capitolo 9 - Valutazione della tossicità e del calore di decadimento delle scorie ... 163
9.1. Introduzione... 163
9.2. Calcolo del LOM (Level Of Mine) ... 165
9.2.1 Reattore HTR... 165
9.2.2 CEA Reference Case per il reattore GCFR... 165
9.2.3 Ciclo LWR-HTR-GCFR... 166
9.3. Valutazione della radiotossicità delle scorie ottenute ... 167
9.4. Valutazione del calore di decadimento delle scorie ottenute ... 171
