REACTORI NUCLEARI AVANSAȚI ȘI CICLURI DE COMBUSTIBIL

Obiectiv:

Programul este dedicat creșterii capacității RATEN în abordarea și soluționarea problemelor tehnico-științifice privind proiectarea, dezvoltarea și implementarea reactorilor  inovativi raciți cu plumb, a infrastructurii ALFRED (instalațiile ATHENA, HELENA 2, ELF, Hands On, Meltin’Pot, ChemLab), precum și a reactorilor de tip modular (SMR), fiind structurat în 10 teme principale de cercetare-dezvoltare-inovare. 

Principalele direcții de cercetare-dezvoltare

• Dezvoltarea capacității, competenței și expertizei pentru dezvoltarea și implementarea reactorilor nucleari inovativi și a reactorilor modulari
  • Armonizarea cercetării cu tematicile susținute internațional în domeniul reactorilor de GEN IV și al reactorilor modulari (SMR) și asimilarea metodologiilor specifice tehnologiilor inovatoare abordate pe plan internațional (NuScale, SMR-LFR, etc.);
  • Elaborare și implementare planuri specifice de pregătire a personalului necesar implementarii și operării infrastructurii ALFRED (programe de pregătire: naționale, ICERR, mobilități în proiecte EU și IAEA, FALCON, etc);
  • Promovarea, dezvoltarea și evaluarea culturii de securitate în implementarea sistemelor nucleare inovative și a reactorilor modulari (SMR); studii asupra indicatorilor de performanță în cultura de securitate și analize ale nivelelor de maturitate ale acesteia.

• Metode, programe și calcule de fizica reactorilor și securitate nucleară pentru reactori avansați
  • Calcule/simulari de neutronică și termohidraulică privind proiectarea și dezvoltarea sistemelor nucleare avansate și a reactorilor de tip modular;
  • Analize deterministe și probabiliste de securitate pentru reactorii de Gen IV și SMR;
  • Analize de evenimente externe/ hazard;
  • Analize privind noi tipuri de combustibili nucleari (nitruri, carburi , etc., combustibili cu actinide minore);
  • Investigații ale aspectelor specifice de termohidraulica metalelor grele lichide în configurații de tip piscină (cum ar fi: stratificare, solidificare/retopire, fluctuații termice și mecanice, sloshing și încarcarea mecanică a structurilor, transfer turbulent de caldură, transportul particulelor, transport bule de gaz, etc.);
  • Investigații ale aspectelor de termohidraulica fasciculului de combustibil (normal / deformat, blocajul curgerii, etc);
  • Analize termo-mecanice și de vibrații/seismice în metale grele topite.

• Materiale și tehnologii pentru sisteme nucleare avansate
  • Dezvoltare/testare/caracterizare de materiale structurale candidate pentru sistemele nucleare inovative;
  • Investigații privind agentul de răcire, precum: compatibilitatea cu materialele structurale, chimia plumbului, metode/tehnici de inspecție în plumb topit, etc);
  • Investigații privind interacțiunea combustibil – agent de răcire, și abordare de noi tipuri  de combustibili (nitruri, carburi, etc.);
  • Controlul/monitorizarea gazului de acoperire;
  • Abordare/implementare metodologii și programe de calcul  privind simularea/modelarea comportării materialelor în reactorii inovativi.

• Instalații experimentale pentru studiul, caracterizarea, testarea și calificarea materialelor și echipamentelor pentru reactori GEN IV
  • Realizare de studii, proiecte conceptuale, etc. de instalații necesare pentru investigarea problemelor rămase deschise ale tehnologiei LFR, precum: 
    • testare la coroziune a materialelor principale pentru reactorii tip LFR;
    • studiul solidificarii plumbului (eventual încarcarea termo-mecanică pe componente/elemente din plumbul topit – experimente cuplate cu analize CFD);
    • propagarea vibrațiilor în plumb lichid/studii seismice;
    • studii/viziune/concept privind studiul interacțiunii combustibil – plumb (dezvoltare infrastructura LEPI);
  • Asimilare/investigații/studii privind necesitățile de calificare ale instrumentației de masură/monitorare/control din LFR (rezistența la sarcinile mecanice, termice sau electrice, cauzele/fenomenele ce afectează timpul de răspuns, etc);
  • Studii/investigații privind aspectele operaționale ale instalațiilor experimentale cu metale grele lichide (preoxidare, încălzirea plumbului, prima umplere a instalației, reducerea oxigenului din instalație înainte de încălzire (“gas conditioning”), pornire/oprire pompă, răcire, evacuare, curațare plumb, etc.).

• Susținerea activităţilor de licenţiere pentru reactori avansați și reactori modulari
  • Consolidare proces pre-licențiere pentru reactorii inovativi și de tip SMR (SMR-LFR, NuScale, etc.);
  • Studii pentru autorizarea amplasamentului;
  • Pregătirea raportului preliminar de securitate;
  • Investigații privind impactul asupra mediului pentru reactori avansați și modulari (NuScale, SMR-LFR, etc.).*

• Studii privind integrarea reactorilor inovativi în programul energetic în vederea asigurării sustenabilității pe termen lung 
  • Dezvoltarea de studii de caz pentru evaluarea comparativă a opțiunilor/scenariilor de sisteme energetice nucleare (NES) pe baza abordării KIND, ca suport pentru analiza decizională și prioritizarea dezvoltării programelor nucleare;
  • Dezvoltarea abordării structurate ROADMAPS (incluzând modele de cooperare internațională și template specific) pentru îmbunătățirea sustenabilității globale a energiei nucleare;
    • Dezvoltarea instrumentelor INPRO pentru analize economice, modelare NES, evaluare comparativă opțiuni/scenarii NES, etc;                                          
    • Dezvoltarea conceptelor și metodologiei INPRO de evaluare a sustenabilității NES în ariile de interes: economică, infrastructură, management deșeuri, securitate nucleară, neproliferare, protecție fizică și mediu;
    • Modelarea scenariilor de evoluție a NES și utilizarea metodologiei INPRO în evaluarea sustenabilității acestora, ca suport în planificarea strategică și pe termen lung a programului nuclear integrat în mix-ul energetic național;
    • Asigurarea suportului de pregătire și a consultanței pentru aplicarea modelelor și instrumentelor dezvoltate în proiectele de colaborare INPRO în cadrul serviciului IAEA ASENES;
    • Asigurarea suportului de pregătire e-learning și educație la distanță în cadrul platformei IAEA Learning Management System pentru experți din state care doresc începerea unui program nuclear.

• Metodologii de evaluare şi monitorizare a comportării în operare a structurilor LFR
  • Studii / analize / strategii privind integrarea structurilor LFR și instalațiilor suport în programul de urmărire specială a comportării construcțiilor în timp.

• Studii suport de proiectare, inginerie tehnologică şi amplasare a LFR  
  • Cerinţe, studii de proiectare şi analize a sistemelor tehnologice, echipamentelor, sistemelor electrice şi de automatizare, instrumentaţie şi control corespunzătoare LFR;
  • Aplicații şi dezvoltări software pentru modelarea performanţelor în exploatare a sistemelor de proces şi echipamentelor;
  • Metodologii și proceduri de evaluare a securității nucleare a LFR-urilor în regimuri de exploatare și condiții de accident postulat.

• Studii suport de proiectare, inginerie tehnologică, securitate nucleară şi amplasare a reactorilor inovativi de tip SMR (NuScale, SMR-LFR, etc.)
  • Stabilirea criteriilor, cerinţelor şi principalelor etape de amplasare a reactorilor nucleari SMR (NuScale, SMR-LFR, etc);
  • Cerinţe, studii de proiectare şi analize a sistemelor tehnologice, echipamentelor, sistemelor electrice şi de automatizare, instrumentaţie şi control corespunzătoare SMR; aplicații /dezvoltări software pentru modelarea performanţelor în exploatare a sistemelor de proces şi echipamentelor.

• Elaborarea, implementarea, monitorizarea și diseminarea rezultatelor CDIT,  program  nr.12
  • Propuneri de lucrǎri de cercetare în cadrul Programelor anuale;
  • Implementarea şi monitorizarea lucrǎrilor de cercetare;
  • Evaluarea rezultatelor de cercetare-dezvoltare în domeniu;
  • Editarea de carte; Redactarea de lucrări științifice în reviste de specialitate;
  • Organizarea de Seminarii Tematice.

Persoană de contact: CS III Dr. Elena Daniela GUGIU; e-mail: daniela.gugiu@nuclear.ro