IV
INDICE
SOMMARIO... II INDICE ...IV LISTA DELLE ABBREVIAZIONI... VII LISTA DELLE FIGURE ...IX LISTA DELLE TABELLE ...XIV RINGRAZIAMENTI ...XVI
INTRODUZIONE...1
CAPITOLO 1: IL Reattore avanzato IRIS ...7
1.1 Generalità... 7
1.2 L’approccio “Safety by Design”. ... 8
1.3 Principali caratteristiche del reattore IRIS... 10
1.4 Configurazione integrale del Sistema Primario. ... 11
1.4.1 Vessel. ... 11
1.4.2 Internals... 13
1.4.3 Pompe del Circuito Primario... 14
1.4.4 Pressurizzatore. ... 15
1.4.5 Nocciolo del Reattore... 16
1.4.6 Riflettore neutronico radiale... 17
1.4.7 Meccanismi di azionamento delle barre di controllo. ... 18
1.4.8 Generatori di vapore... 19
1.4.8.1 Scelta di progetto. ... 19
1.4.8.2 Il Reattore ISIS come guida nella progettazione... 19
1.4.8.3 Principali Caratteristiche... 21
1.4.8.4 Definizione preliminare dei metodi di fabbricazione... 25
1.4.8.5 Considerazioni preliminari sui metodi d’ispezione in esercizio. ... 30
CAPITOLO 2: Problemi di Degrado nei Generatori di Vapore e il loro Impatto sull’Esercizio delle Centrali PWR...34
2.1 Generalità... 34
2.2 Tipologie di Guasto e problemi di Degrado. ... 34
V
2.4 Sostituzione di un Generatore di Vapore... 47
2.5 Costi e Benefici della sostituzione di un generatore di vapore... 49
2.5.1 Costi di sostituzione. ... 49
2.5.2 Benefici derivanti dalla sostituzione. ... 51
2.5.3 Prospettive di SGs Replacement... 52
2.6 Programma futuro per l’integrità strutturale dei generatori di vapore... 54
2.6.1 Idonea gestione dei problemi di degradazione. ... 54
2.6.2 Attendibilità dei metodi di ispezione e identificazione delle fessure. ... 55
CAPITOLO 3: Modelli di Meccanica della Frattura per la Verifica di Stabilità delle Fessure e loro Implementazione agli Elementi Finiti...59
3.1 Generalità... 59
3.2 Concetti base di meccanica della frattura lineare elastica. ... 60
3.2.1 Il criterio energetico. ... 60
3.2.2 Stato di Tensione all’apice di una fessura. ... 66
3.2.3 Plasticizzazione all’apice di una fessura. ... 70
3.3 Concetti base di meccanica della frattura elasto-plastica. ... 75
3.3.1 Il criterio energetico. ... 75
3.3.2 Il J-Integral. ... 80
3.3.3 Stato di Tensione all’apice di una fessura. ... 82
3.4 Implementazione agli Elementi Finiti. ... 86
3.4.1 Cenni sul codice strutturale MSC.Marc. ... 86
3.4.2 Valutazione del J-Integral con il codice MSC.Marc... 87
3.4.3 Caratteristiche della Mesh da impiegare in FEM... 90
3.5 Verifiche previste dalla norma ASME XI. ... 92
CAPITOLO 4: Analisi Strutturale dei Tubi del Generatore di Vapore in Condizioni di Esercizio...95
4.1 Introduzione... 95
4.2 Ottimizzazione iniziale di un modulo di SG... 97
4.3 Dati presi a riferimento per le analisi svolte. ... 99
4.4 Valutazione dello spessore di progetto tramite il codice ASME. ... 102
4.5 Approcci per una possibile riduzione di spessore... 103
4.6 Condizioni iniziali per le analisi svolte. ... 107
4.7 Analisi del Tubo integro. ... 110
4.7.1 Analisi delle Tensioni Meccaniche. ... 110
4.7.2 Analisi delle Tensioni Termiche. ... 113
VI
4.8 Analisi del Tubo in presenza di fessura. ... 119
4.8.1 Definizione della fessura di riferimento... 119
4.8.2 Caratteristiche dei modelli impiegati nell’analisi agli elementi finiti. ... 122
4.8.3 Accuratezza dei risultati numerici... 125
4.8.4 Convalida dei risultati numerici con quelli ottenuti per via analitica... 127
4.8.4.1 Stato di tensione all’apice della fessura. ... 127
4.8.4.2 Valutazione del Fattore di Intensificazione delle Tensioni... 131
4.9 Contributo dell’ovalizzazione alla fessurazione. ... 133
4.10 Analisi svolte con fessura posta all’attacco con il collettore. ... 133
4.11 Tenacità a frattura dell’Inconel 690TT... 136
4.12 Considerazioni finali... 138
CAPITOLO 5: Analisi Strutturale dei Tubi del Generatore di Vapore in Situazioni Incidentali con presenza di fessura...140
5.1 Introduzione... 140
5.2 Alcuni cenni sulla nodalizzazione del generatore di vapore... 141
5.3 Analisi dei Transitori Incidentali. ... 144
5.3.1 Perdita del carico elettrico e scatto di turbina (LOL/TT). ... 147
5.3.2 Rottura di una tubazione della linea di alimento (FLB). ... 152
5.3.3 Grippaggio di una pompa di refrigerazione del reattore (LR)... 158
CAPITOLO 6: Stima del carico sismico sui Tubi del Generatore di Vapore in seguito ad un SSE ...163
6.1 Metodologia adottata. ... 163
6.2 Considerazioni sui dati in ingresso all’analisi sismica. ... 164
6.3 Analisi allo Spettro di Risposta tramite il codice MSC.Marc... 165
6.4 Caratteristiche dei modelli agli elementi finiti. ... 166
6.5 Equivalenza dinamica tra 3D Model e Stick Model del generatore di vapore. 171 6.6 Analisi Sismica del generatore di vapore. ... 172
6.7 Analisi statica equivalente del Tubo in presenza di fessura. ... 175
6.8 Considerazioni finali... 176
CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI ...177
BIBLIOGRAFIA...181
APPENDICE A...184
