Progettazione e Modellazione di un ciclo supercritico a circuito chiuso per l'Impianto VLF

Abstract

Nella presente tesi verrà studiata la chiusura del circuito secondario dell'impianto Versatile Loop Facility, un ciclo sperimentale il cui scopo è testare i componenti principali dei reattori veloci al piombo di quarta generazione. La rimozione del calore dal circuito primario in piombo è gestita da un circuito aperto di raffreddamento ad acqua supercritica, pertanto il primo capitolo affronta lo studio dell'acqua supercritica come refrigerante, approfondendone le caratteristiche. Successivamente, viene presentata una descrizione dell'attuale design aperto del secondario del VLF. Dopodiché, vengono descritti il codice di sistema RELAP5 e la nodalizzazione del circuito utilizzata per il transitorio termoidraulico. Nel quarto capitolo vengono studiati diversi progetti concettuali di possibili soluzioni per il ciclo chiuso, affrontando i pro e i contro di ciascuno. Infine, verificando la stabilità del ciclo chiuso, viene mostrata una possibile analisi transitoria incidentale del progetto finale del circuito chiuso, lavorando su un modello RELAP5 esistente.

In the present thesis is going to be studied the closure of the secondary loop of the Versatile Loop Facility, an experimental facility cycle, whose purpose is testing the main components of the IV generation Lead Fast Reactors. Heat removal from the primary lead loop is managed by a supercritical water-cooling open loop, so the first chapter faces the study of supercritical water as coolant, going deeper in its features. Then, a description of the actual secondary open design of the VLF is presented. After this, the system code RELAP5 and the loop nodalization used for the thermal-hydraulic transient is described. In the fourth chapter different concept designs of possible solutions for the closed cycle are studied, facing pros and cons of each one. In the end, verifying the stability on the closed cycle, a possible incidental transient analysis of the final closed loop design is shown, working on an existing RELAP5 model.