Riassunto analitico
Le normative in vigore nei Paesi Occidentali e nei Paesi dell’Europa Orientale, individuano nel DEGB l’evento incidentale più gravoso che può verificarsi in un Impianto Nucleare ad Acqua Leggera (LWR). Tuttavia, i dati raccolti nei decenni di esercizio dei LWRs hanno permesso di verificare che il DEGB rappresenta un evento alquanto improbabile. Per questo motivo, a partire dalla metà degli anni ’80 le Autorità Nazionali hanno acconsentito al “rilassamento” di alcune misure mitigative impiegate per far fronte ad un DEGB introducendo la metodologia
Leak-Before-Break (LBB). L’idea base di tale metodologia, consiste nel dimostrare che l’unica
modalità possibile di failure della tubazione è rappresentata dalla perforazione della parete; ciò causa un efflusso di fluido che può essere rilevato dai sistemi di monitoraggio permettendo di effettuare lo shutdown del reattore. L’applicabilità di tale metodologia abilita il progettista a rimuovere od eliminare tutti i componenti impiegati per mitigare gli effetti “locali” associati alla rottura a ghigliottina di tubazioni ad alta energia: barriere, scudi e whip restraints. Ne consegue una riduzione dei costi (circa 30 milioni di dollari ad impianto), ma anche una migliore accessibilità alle condutture durante le ispezioni con vantaggi per la sicurezza.
La procedura da seguire nell’applicazione della metodologia LBB è regolata da due normative americane, NUREG 1061 Vol.3 e Standard Review Plan 3.6.3 ed è illustrata nel Capitolo 1. Ogni analisi di LBB si articola in due fasi; nella prima fase è necessario determinare le dimensioni della fessura passante che causano, in condizioni normali di esercizio un efflusso di fluido pari alla portata minima rilevabile dalla strumentazione. Nella seconda fase si verifica se tale fessura si mantiene stabile nelle condizioni di carico previste per la tubazione.
Ciascuna fase richiede la disponibilità di un adeguato modello matematico in grado di descrivere il fenomeno di interesse. Nel Capitolo 2 si illustra il modello di Henry-Fauske utilizzato per predire l’efflusso critico bifase attraverso la fessura, mentre nel Capitolo 3 si presentano i modelli di meccanica della frattura impiegati nel calcolo del Crack-Opening-Displacement (COD) e dell’integrale J.
Nel Capitolo 4 sono descritti il codice SQUIRT ed il programma FORTRAN TWCC impiegati, rispettivamente, per il calcolo della dimensione rilevabile della fessura e per le verifiche di stabilità.
Nel Capitolo 5, infine, si riportano la procedura di sviluppo dei Diagrammi di Valutazione (DV) ed i risultati ottenuti per otto acciai impiegati nella fabbricazione di tubazioni per NPPs. I Diagrammi di Valutazione costituiscono uno strumento utile per il progettista, poichè permettono di stabilire l’intensità del massimo carico sismico cui può essere soggetta la tubazione nel rispetto delle verifiche imposte dai criteri di LBB. In sintesi, i DV forniscono informazioni immediate durante la fase di progetto, semplificando i processi di adeguamento progressivo presenti nel corso dello sviluppo della configurazione definitiva dell’impianto e permettono di ridurre i tempi di verifica di LBB per impianti già in esercizio.
