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TECH INSIGHT MATERIAL ANALYSIS 25 - ELETTRONICA OGGI 481 - OTTOBRE 2019 di fase tradizionale, il volume dei gra- ni di combustibile verrebbe model- lato. La novità e la potenza di questa tecnica derivano dalla possibilità di ignorare i solidi e di modellare soltan- to la superficie mobile tra i solidi e il gas. Questo trasforma un problema 3D in 2D e riduce significativamente le risorse computazionali necessarie. Il modello utilizza due equazioni in forma debole accoppiate sulla super- ficie del grano: una per la distanza alla superficie della bolla e l’altra per il potenziale chimico. Sapere quan- to gas fuoriesce dal combustibile ha permesso a Prudil di calcolare la conducibilità termica e la pressione del gas all’interno del combustibile. I risultati di questa analisi gli hanno consentito di determinare altri indi- catori chiave delle prestazioni del combustibile. Questa serie di calco- li costituisce una rappresentazione non lineare della degradazione del combustibile (Fig. 6). Dalla simula- zione è possibile calcolare per approssimazione se la pressione è sufficientemente bassa, in modo che il combustibile possa continuare a essere irradiato: questa è un’informazione che ha grandi implicazioni per la sicurezza. La simulazione guida l’innovazione nella tecnologia del carburante Grazie alla simulazione multifisica, i tecnici di CNL sono stati in grado di creare uno strumento utile e di aprire la strada a iterazioni più rapide e all’innovazione di progetto. Prudil prevede che la simulazione multifisica ispirerà l’evoluzione di altri ambiti dell’ingegneria nucleare, come lo sviluppo di combustibile resistente agli incidenti. L’interesse per la progettazione di combustibili resistenti a scenari di incidenti gravi rappresenta un’opportunità per gli ingegneri di ripensare completamente il combustibile. Nel lungo periodo, Prudil prevede anche che il software di simulazione giocherà un ruolo nello sviluppo di piccoli reattori modulari: ciò rappresenterebbe un cambio di paradigma nella progettazione di reattori nucleari, indirizzandola verso reattori più piccoli e più facili da costruire, e potrebbe potenzialmente ridurre gli elevati costi dei reattori. I piccoli reattori modulari potrebbero essere realizzati con nuovi materiali e avere nuove geo- metrie e nuovi paradigmi di sicurezza, prendendo le distanze dalla tendenza degli ultimi decenni a costruire reattori nucleari sempre più grandi. Nel frattempo, la dettagliata rappresentazione dei reattori esistenti che Prudil ha già creato continua a fornire preziose informazioni sui molteplici strati di complessità di un reattore nucleare. Fig. 6 – Processo di degradazione del combustibile Fig, 5 – Da sinistra a destra, simulazione della formazione, del movimento e della coalescenza delle bolle di gas sui bordi dei grani