CAP 11
CONCLUSIONI
11.1 I RISULTATI OTTENUTI
L’obbiettivo primario della ricerca era quello di indagare su l’individuazione di alcune attività di indagine sperimentale e di previsione in grado di permettere l’individuazione delle zone con maggiore deposizione e quindi con maggiore contaminazione per poter indirizzare tali componenti al trattamento chimico. Inoltre ci si era posto lo scopo di individuare per le principali parti dell’impianto delle curve di decontaminazione o meglio curve di riduzione dello spessore contaminato in funzione dei tempi di trattamento nel bagno d’acido al fine di stabilire almeno come ordine di grandezza i tempi di trattamento per il raggiungimento della clearance e quindi l’allontanamento del componente.
Considerata l’articolazione dell’impianto e l’obbiettivo dichiarato di avere informazioni di tipo qualitativo è possibile ricavare che almeno dai campioni analizzati per l’impianto N11 (vapore principale) esiste una discreta rispondenza tra i campionamenti e le successive analisi condotte e le previsioni del codice. La valutazione della corrispondenza appare accettabile se l’analisi viene limitata ad una valutazione qualitativa con indicazioni delle aree a maggiore concentrazione di attività complessiva superficiale. Più difficile da indagare potrebbe essere l’analisi più di dettaglio e soprattutto la corrispondenza quantitativa tra la deposizione di polveri prevista dal codice e i valori di contaminazione totale effettivamente presenti all’interno della linea. Infatti è necessario considerare nel passaggio tutte le variabili che intervengono all’interno del fenomeno di deposizione delle particelle contaminate all’interno dello strato ossidato.
Le polveri radiologiacamente contaminate costituiscono probabilmente una quota parte di tutte le polveri che circolano normalmente nell’impianto durante il regolare esercizio. La parte che ha contribuito alla attivazione radiologica delle linee è la parte che è penetrata all’interno dello strato di ossido che si è formato durante l’esercizio costituito come dimostrato dalle analisi condotte da ossido magnetitico di elevata durezza. La profondità di penetrazione del contaminante è variabile tra un minimo di 15-20 ad un massimo di 150 rispetto alla quota media del metallo base e gran parte di questa variabilità dipende da fattori quali le condizioni di esercizio della linea (temperatura, esercizio continuo/variabile)
E’ necessario però ricordare che in molti casi pratici la disponibilità di informazioni di maggior dettaglio comporta tempi di indagine molto lunghi e comunque non necessariamente tali informazioni porterebbero a miglioramenti significativi nella gestione dell’attività di decontaminazione in quanto in molti casi sarebbe difficile poterle sfruttare completamente all’interno dell’attività di cantiere. La necessità di aumentare i tagli sull’impianto per poter suddividere le parti più contaminate dalle altre indirizzandole verso l’impianto PHADEC piuttosto che verso altre soluzioni di decontaminazione comporta spesso un aumento dei costi, un aumento del rischio e un incremento delle difficoltà di gestione delle attività.
Il secondo obbiettivo dell’attività di indagine era quello di approfondire il fenomeno della deposizione . I risultati ottenuti sono stati indicati in dettaglio all’interno del capitolo 3. Complessivamente il fenomeno è sicuramente piuttosto complesso ed è dipendente da molti fattori:il cui peso è variabile: sono però emerse alcune indicazioni generali interessanti che in linea generale sembrano valide. I dati sono sostenuti dalla bibliografia e anche da tutte le attività di ricerca condotte da Sogin [12],[13]:
o La contaminazione è concentrata nello strato di metallo ossidato, fenomeni di
contaminazione interna al metallo sono estremamente limitati
o La contaminazione maggiore si ha concentrata negli spessori intermedi dello strato ossidato
Il terzo obbiettivo è stato quello di indagare sulle modalità dell’attacco acido sulle varie tipologie di superfici presenti all’interno dei sistemi analizzati.
E’ apparso subito evidente che per uno studio approfondito sarebbe probabilmente necessario condurre un numero molto importante di prove su molte parti dell’impianto al fine di garantire una significatività statistica dei risultati oltre che a valutazioni specifiche in merito alla ripetitività dei risultati ottenuti
E’ però necessario considerare che tale analisi richiede tempi molto lunghi per i trattamenti in laboratorio, per le analisi microscopiche e per la rilevante quantità di conteggi necessari per la determinazione dell’attività durante i vari step di decontaminazione.
Anche in questo caso è pensabile che l’ottenimento di dati molto dettagliati non porti a rilevanti benefici: il trattamento chimico e relative tempistiche di immersione dei pezzi da trattare all’interno delle vasche è legato alle aree che presentano strati ossidati più resistenti al trattamento e ovviamente non è modulabile in funzione della singola area da trattare a meno di non provvedere prima dell’avvio del trattamento ad frazionamento spinto che però alla fine diventa
controproducente per l’aumento dei costi di taglio e l’incremento delle problematiche di gestione delle attività
Il lavoro svolto però ha permesso di cogliere alcune indicazioni di massima del fenomeno che sono
utile per poter fare una previsione qualitativa del processo.
11.2 I PRINCIPALI RISULTATI OTTENUTI
I risultati ottenuti sono essenzialmente basati sui risultati sperimentali ricavati durante l’attività di ricerca e durante le operazioni di decommissioning dell’impianto.
Pur nella consapevolezza che per poter dare risultati più significativi è necessario lavorare su un numero di campioni statisticamente significativo si ritiene che quanto emerso sia di aiuto per poter migliorare l’attività di decontaminazione dell’impianto soprattutto per le parti interne all’isola nucleare dove i valori di contaminazione saranno probabilmente superiori rispetti a quelli presenti nelle parti esterne.
Le conclusione ottenute sono raggruppate in funzione degli argomenti affrontati durante l’attività di ricerca
Deposizione della contaminazione
La contaminazione è completamente contenuta all’interno dello strato d’ossido. La contaminazione interna al metallo non è mai stata rilevata tranne tracce in alcuni campioni dovuti probabilmente a problematiche legate a danneggiamenti del metallo base durante l’esercizio (presenti nelle linee a servizio non continuo soggette a forti tensioni superficiali -tensioni meccaniche e termiche-).
Formazione e tipologia dello strato d’ossido
Si notano consistenti differenze nella tpilogia di ossido tra le varie linee. Tale differenza si riflette sulle modalità di trattamento (in particolare cambiano i tempi in funzione dello strato d’ossido e qundi di contaminazione rimossa). La differenza dello strato d’ossido è legata in buona parte alle condizioni di esercizio della linea. In linea di massima linee che hanno contenuto vapore ad alta temperatura in servizio continuo hanno spessori d’ossido inferiori ma con strutture compatte. Nei campioni prelevati dal sistema N11 lo strato d’ossido ha uno spessore dell’ordine dei 30mm e ha una struttura piuttosto compatta mentre nel sistema N38 i valori di spessori sono maggiori con valori spesso anche doppi. Inoltre la struttura appare meno compatta con presenza piuttosto frequente di cavità interne.
Strutture d’ossido più porose sono presenti anche su linee che hanno avuto condizioni di funzionamento discontinue.
Previsione tramite modello della contaminazione
L’andamento qualitativo generale della previsione del codice è in buona parte rispettato dai dati ottenuti con le misure sperimentali effettuate.
Mentre i valori medi risultano in gran parte rispettati rispetto ai dati sperimentali, localmente si registrano variazioni che in alcuni casi non risultano congruenti con i dati sperimentali
La previsione del modello risulta più affidabile per le zone della linea in cui non si hanno forti discontinuità geometriche e di flusso: in questi casi i risultati sembrano essere piuttosto divergenti
La decontaminazione
La modalità con cui l’attacco acidi attacca lo strato ossidato (dove almeno dagli studi fatti è contenuta la quasi totalità della contaminazione) è molto influenzata dalle caratteristiche chimico-fisiche dello stesso. In particolare è la consistenza fisica a determinare la dinamica del processo di attacco acido.
Dai dati ottenuti è possibile suddividere le caratteristiche dello strato ossidato in almeno due differenti famiglie:
• Strato ossidato molto compatto (generalmente di spessore ridotto)
• Strato ossidato poroso (generalmente di spessore maggiore con consistenza inferiore)
Inoltre è stato possibile identificare due differenti condizioni di deposizione:
• Deposizione del contaminante per effetto del vapore in circuiti ad alta pressione e temperatura
• Deposizione del contaminante per trasporto tramite fluidi
Tenendo conto delle indicazioni di cui sopra è possibile individuare curve di decontaminazione caratteristiche (generalmente funzione di attività superficiale verso tempo di tipo esponenziale, talvolta di tipo lineare per tratti più limitati).
Queste curve di decontaminazione possono essere utilmente utilizzate per la stima dei tempi di attacco acido.
Come facilmente prevedibile ci sono molti parametri che possono modificare tali curve anche se sempre nell’ambito di dati qualitativi alcune informazioni oettenute possono essere considerate attendibili.
11.3 LA VALIDAZIONE DELLE PREVISIONI NELLE ATTIVITA’ DI DECOMMISSIONING DEL REATTORE
L’attività condotta per la previsione dell’attività di decontaminazione di elementi del reattore ha fornito le seguenti informazioni:
• Il tempo di trattamento (per il raggiungimento della clearance) dei componenti della linea vapore ad alta pressione, (prima della turbina) che coincidono come da caratterizzazione con i componenti che presentano livelli di contaminazione maggiori, è stimabile tra i 70 e 90 minuti
• Con la riduzione dei valori di pressione e temperatura e la riduzione dei valori di contaminazione i tempi di trattamento si riducono a 30-50 minuti per i componenti sulla linea di scarico della turbina
• Per i componenti della linea di mandata acqua al reattore i valori di contaminazione estremamente ridotti rispetto ai limiti di rilasciabilità portano a concluderla sostanziale inutilità del trattamento chimico e probabilmente trattamenti di tipo meccanico (laddove necessari) sono da preferire.
11.4 L’INDIVIDUAZIONE DELLA PROCEDURA DI ESERCIZIO
L procedura introdotta al capitolo 8 potrebbe rappresentare una utile integrazione alle procedure di gestione dei materiali già presenti all’interno del Sistema Gestione Materiali di Caorso. Lo scopo infatti potrebbe essere quello di
La previsione della contaminazione sulle linee ad esempio tramite l’impiego di un codice commerciale tipo il Fluent come quello impiegato permette di avere informazioni qualitative abbastanza attendibili almeno per gli scopi prefissati.
Il passaggio da valori qualitativi a valori quantitativi tramite una ‘taratura’ dei risultati del codice con i valori disponibili dai dati di caratterizzazione rappresenta probabilmente un passaggio in grado di fornire almeno un ordine di grandezza dei possibili dati di contaminazione interna.
Con questi dati è possibile avere utili indicazioni per il miglioramento della strategia del sezionamento e l’ottimizzazione dei componenti prima del trattamento all’interno delle vasche. Infatti avendo suddiviso i componenti tenendo conto della tipologia di ossido, condizioni di esercizio e valori di contaminazione stimata di attività è possibile ricorrendo a curve di decontaminazione specifiche (definendo comunque un database limitato – non superiore a 10 curve massime per ciascun sistema-) passare ad una stima dei tempi di trattamento.
Simulazione tramite codice di calcolo della deposizione all’interno delle linee a delle apparecchiature (rif cap. 7)
Individuazione di fattori di correlazione tra la deposizione prevista dal codice e i valori di attività determinati attraverso la caratterizzazione (rif cap. 7)
Previsione delle attività all’interno delle linee (rif. cap.7)
Note le differenze di attività è possibile passare al sezionamento meccanico dei componenti che sarà condotto cercando di mediare tra il rispetto di mantenimento di condizioni di omogeneità di contaminazione e contemporaneamente di dimensioni tali da poter essere gestite all’interno delle vasche di contaminazione. Il numero e tipologia di tagli dovrà ovviamente tener conto anche di tutte le esigenze/ottimizzazioni già richieste all’interno della stazione di gestione materiali .
Successivamente alla scelta dei tagli e quindi alla definizione delle parti che andranno a trattamento Definizione e scelta di curve di decontaminazione (le curve di decontaminazione possono essere ricavate da un database opportunamente costruito) che variano in funzione del tipo di ossido presente, tipologia di fluido, condizioni di esercizio della linea (rif cap.
Stima dei tempi di trattamento chimico per il raggiungimento dei livelli di clearance
E’ necessario sottolineare ancora una volta che tutta la procedura ha valore solo se l’obbiettivo è quello di ottenere risultati qualitativi che comunque se integrati all’interno dell’attuale metodologia di lavoro possono portare ad una ottimizzazione dei tempi di lavoro. E’ probabilmente possibile raggiungere valori di affidabilità maggiore affinando sia la previsione mediante il codice di calcolo che l’approfondimento delle modalità di attacco acido e decontaminazione.
E’ però necessario considerare che comunque l’attività di scelta dei pezzi deve tener conto anche di altri paramentri e pertanto la necessità di ulteriori approfondimenti che probabilmente
genererebbero ulteriori vincoli pobrebbe determinare un appesantimento nell’attività gestionale e non produrrebbe benefici diretti.
Inoltre come già sottolineato in altre occasioni l’analisi introdotta fornisce risultati abbastanza attendibili per geometrie regolari: se sono presenti irregolarità pronunciate il modello di previsione può dare risultati poco affidabili oltre al fatto che le metodologie di deposizione e la formazione degli ossidi possono avere localmente andamenti diversi da quelli analizzati nella presente attività.
11.5 POSSIBILI EVOLUZIONI DELLA PRESENTE ATTIVITA’
Di seguito sono elencati alcuni spunti che potrebbero utilmente essere considerati per il miglioramento dei risultati ottenuti:
1. Valutare se l’impiego di altri codici di calcolo può migliorare l’attività di previsione della
contaminazione. In particolare per miglioramento si intendono risultati più affidabili soprattutto da un punto di vista qualitativo o la semplificazione della modellizzazione per riuscire ad applicare lo studio a porzioni di impianto più importanti (esempio impiego di codici non CFD per le geometrie ‘regolari’ e limitare codici CFD sono alle condizioni più ‘irregolari’ e di discontinuità)
2. Valutare se il miglioramento della procedura di deposizione definita per il codice Fluent
permette di ottenere risultati significativamente migliori per la previsione della deposizione del contaminante (migliore rispondenza tra i dati sperimentali e quelli del modello)
3. Valutare l’affidabilità ‘statistica’ dei fattori di correlazione tra i dati ottenuti dal codice e i
valori di attività specifica ottenuti sperimentalmente dalle operazioni di caratterizzazione
4. Valutare l’affidabilità statistica delle curve di decontaminazione. Individuare una
metodologia per la caratterizzazione dei vari sistemi tramite le curve di decontaminazione. Approfondire il comportamento dello strato ossidato e la deposizione su superfici di materiale diverso dall’acciaio al carbonio come ad esempio l’acciaio inox (la presenza di questi materiali è più frequebte per il piping interno al reattore)
