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TECH INSIGHT MATERIAL ANALYSIS 22 - ELETTRONICA OGGI 481 - OTTOBRE 2019 Presso i Canadian Nuclear Laboratories la simulazione multifisica viene utilizzata per fare luce sul complesso comportamento del combustibile nucleare Sarah Fields C he cosa succede quando i tecnici esplorano la possibilità di sostituire il collaudato ma complicato codice sviluppato internamente con un software di simulazione multifisica? Gli ingegneri nucleari hanno iniziato a porsi questa domanda presso la Computational Techniques Branch dei Canadian Nuclear Laboratori- es (CNL), la più importante organizzazione canadese per la scienza e la tecnologia nucleare. Nell’ambito dell’ingegneria nucleare, in cui la ricerca si concentra sul miglioramento della sicurezza, dell’effi- cienza e della sostenibilità economica dei reattori, per gli studi di modellazione vengono spesso utilizzati codici informatici interni testati e robusti. Purtroppo la necessità di setacciare molte righe di codice per studiare i potenziali effetti di una piccola modifica a un sistema rappresenta una vera e propria barriera all’innovazione. In alternativa alla modifica di codici consolidati o legacy code, una piattaforma multifisica fornisce un ambiente che consente ai tecnici di esplorare gli effetti della modifica di dati e metodi di modellazione senza le complica- zioni che derivano dall’adattamento di codici lunghi. Andrew Prudil si occupa di sicurezza del combustibile presso il CNL e si trova al centro di una ricerca che si avvale di software di simulazione per trovare il modo di migliorare il design consolidato, apparentemente im- mutabile, dei reattori nucleari. “In sostanza, la scienza nucleare è una scienza dei materiali, ma con ulteriori considerazioni sugli effetti della radiazione”, spiega Prudil. “I materiali che studiamo includono il combustibile nucleare, così come i costituenti di alcuni dei componenti circostanti”. Combustibile nucleare: un complesso problema di scienza dei materiali In definitiva, Prudil ha adottato un software multifisico per creare un incredibile modello matematico che include un numero impressionante di fenomeni fisici. Il suo lavoro di modellazione include la rappresentazione di un pellet Comprendere il comportamento di materiali complessi con la simulazione multifisica Fig. 1 – A sinistra: diagramma della posizione dei pellet in un fascio di combustibile. A destra: micrografia trasversale di un pellet di combustibile. Si nota la microstruttura prodotta durante l’operazione Ated