Progettazione di uno scambiatore di calore inserito nel sistema di purificazione del refrigerante primario di un reattore nucleare

Abstract

In questo periodo storico, la fonte energetica nucleare è sempre più centrale per raggiungere l’obbiettivo di ridurre il più possibile le emissioni di CO2. La ricerca in questo ambito è in forte crescita. Gli impianti nucleari sono molto complessi e costituiti da un elevato numero di componenti. Tra questi è presente il Chemical and Volume Control System (CVCS), un componente che si occupa del controllo chimico del fluido primario. L’obbiettivo di questa tesi è di andare a dimensionare lo scambiatore di calore presente nel CVCS e analizzare alcuni transitori. È stata fatta prima un’introduzione riguardante lo scenario energetico globale seguita su un approfondimento sul tema dell’energia nucleare e le tipologie di impianti disponibili in letteratura. Successivamente, dopo un’introduzione sullo stato dell’arte degli scambiatori di calore, è stata analizzata l’importanza di questi negli impianti nucleari ed è stata fatta una descrizione del CVCS. A questo punto è stato descritto l’intero iter di progettazione del componente e nel capitolo successivo ne sono stati riportati i risultati. Infine, sono stati studiati alcuni transitori che si possono verificare durante la vita dello scambiatore ed analizzati gli effetti collegati.

In this historical period, the nuclear energy source is becoming increasingly attractive to achieve the goal of reducing CO2 emissions. Research in this area is growing rapidly. Nuclear power plants are very complex and consist of many components. These include the Chemical and Volume Control System (CVCS), a component that deals with the chemical control of the primary fluid. The objective of this thesis is to dimension the heat exchanger in the CVCS and to analyse some transients. An introduction was first made regarding the global energy scenario, followed by an in-depth look at nuclear energy and the types of plants available in the literature. After an introduction on the state of the art of heat exchangers, the importance of heat exchangers in nuclear power plants was analysed and a description of the CVCS was made. At this point, the entire design process of the component was described and the results were reported. Finally, some transients that may occur during the operating life of the exchanger were studied and the related effects analysed.