Elementi di combustibile di reattori nucleari: tipologie e calcolo termico

Si parlerà, per quanto riguarda i reattori termici ad acqua, essenzialmente degli impianti che utilizzano fasci di barre di combustibile, tra le quali scorre il refrigerante/moderatore: un'ipotesi di questo tipo è validata dal fatto che la grande maggioranza dei reattori ad oggi esistenti e funzionanti lavora in questo modo. All'interno di questa filiera saranno trattati separatamente i PWR e i BWR. Come si è visto per il deflusso di Elio nei reattori a gas, molti sono stati gli studi sperimentali che hanno portato alla scrittura di relazioni valide per geometrie particolarmente semplici, di fatto molto comuni. Si è osservato come h(z) vari significativamente nella zona di ingresso del fluido nel canale di scambio, e come questo possa essere trascurato se la zona di ingresso è una piccola percentuale della lunghezza totale attiva del reattore. Per i fluidi non metallici, in cui il numero di Prandtl è maggiore di uno, la zona laminare è molto piccola se confrontata con quella turbolenta, e lo scambio termico non è troppo sensibile alla variazione delle condizioni alcontorno, mentre nel caso di fluidi metallici, dove Pr è minore di 0,4, il trasferimento di calore per conduzione è significativo e sensibile alla variazione delle condizioni al contorno. Questo è un fattore distintivo molto importante, che genera un'ulteriore suddivisione nella valutazione dei comportamenti dei modelli di scambio termico.