Studio delle interazioni fra combustibile e refrigerante in sistemi LFR

Il presente lavoro prende in esame lo studio delle interazioni chimiche tra combustile e refrigerante in reattori di IV generazione raffreddati a piombo fuso. Nella prima parte (a cura di CIRTEN-PoliMi) sono state determinate mediante metodi computazionali (semi-empirici e DFT) alcune grandezze termodinamiche non note (entropia, calore specifico ed entalpia di formazione e di soluzione) di composti binari e ternari di interesse per la problematica oggetto del presente lavoro. Tali informazioni sono state utilizzate per compilare il database di dati termochimici necessario per valutare la composizione all’equilibrio termodinamico di sistemi combustibile-refrigerante semplificati. Si è quindi effettuata un’analisi preliminare di un sistema MOXirr-Pb semplificato, dove il combustibile irraggiato è stato simulato introducendo del lantanio, quale rappresentante dei prodotti di fissione. Nella seconda parte (a cura di ENEA) viene analizzato, sulla base di prove sperimentali, ciò che accade a seguito del contatto diretto di alcune sostanze – derivanti dalla fissione del combustibile UO2 – con il refrigerante (piombo fuso) in un reattore a piombo. Le prove sperimentali evidenziano come, per le sostanze chimiche prese in esame, non ci sia interazione di tipo chimico, e le stesse si limitino a “galleggiare” sul refrigerante liquido. Vengono anche formulate delle ipotesi su ciò che accadrebbe con l’ossido di uranio. Viene inoltre valutata l’interazione tra elementi di fissione volatili (in particolare cesio e iodio) e piombo fuso in condizioni di normale esercizio. Infine viene proposto un metodo di sintesi del MOF-5, capostipite delle sostanze di nuova generazione capaci di “catturare” i gas di fissione.