Bariblock per la schermatura del canale del reattore nucleare TRIGA MARK II

Il blocco baritico Bariblock, grazie agli spessori ridotti, è stato scelto per realizzare una schermatura contro le radiazioni ionizzanti provenienti da un canale del reattore nucleare di ricerca TRIGA MARK II dell’Università di Pavia.

Schermatura per il canale B dell’unico reattore a fissione nucleare universitario in Italia

Nel Laboratorio di Energia Nucleare Applicata L.E.N.A. dell’Università di Pavia è in attività il TRIGA MARK II, un reattore di ricerca a fissione nucleare. 

Il reattore è dotato di diverse canali di irraggiamento interni ed esterni al nocciolo del reattore. I canali d’irraggiamento interni penetrano verticalmente nel nocciolo e sono il Canale Centrale e il Canale Rabbit.

Il Canale Centrale è posizionato rispettivamente al centro della griglia spaziatrice del nocciolo ed è utilizzato quasi esclusivamente per la realizzazione di analisi per attivazione neutronica e per la produzione di radioisotopi. Il Canale Rabbit è collegato con il Laboratorio di Radiochimica del L.E.N.A. mediante un sistema di trasferimento pneumatico ad alta velocità che permette di analizzare anche campioni irraggiati contenenti radioisotopi con vita media piuttosto breve, tipicamente dell’ordine delle decine di secondi. Le postazioni d’irraggiamento esterni sono il porta-campioni rotante (Lazy Susan), i Canali Orizzontali (A, B, C e D), la Colonna Termica e la Colonna Termalizzante. La postazione “Lazy Susan” è costituita da un porta-campioni rotante posizionato nella parte superiore del riflettore di grafite e incapsulato in alluminio. Essa può accogliere contemporaneamente 80 campioni, viene utilizzata principalmente per la realizzazione di analisi per attivazione neutronica e per la produzione di radioisotopi, garantendo un irraggiamento uniforme dei campioni. I quattro Canali Orizzontali (A,B,C, e D) si estendono dal riflettore fino all’esterno dello schermo biologico. Tre sono canali radiali (Canale D “Penetrante”, Canale A e Canale B), il quarto è un canale tangenziale (Canale C “Tangenziale”) e vengono utilizzati principalmente per esperimenti di fisica di base e applicata.

TRIGA MARKII, core

 Figura 1 - Schema del nocciolo del Reattore TRIGA MARK II del LENA@UNIPV

La Colonna Termica consiste essenzialmente in una cavità nella quale il flusso neutronico risulta isotropo e prevalentemente termico. La Colonna Termica comunica con una camera di irraggiamento che consente di alloggiare apparati di grandi dimensioni; due porte scorrevoli di calcestruzzoborato (shutter) permettono d’isolarne una porzione. La Colonna Termica è utilizzata prevalentemente per attività di ricerca nell’ambito della BNCT (Boron Neutron Capture Therapy), terapia sperimentale per sui particolari tipologie di tumori. La Colonna Termalizzante è anch’essa costituita da una cavità riempita di grafite posizionata a 180° rispetto alla Colonna Termica e termina in una vasca riempita di acqua (Piscina) nella quale è possibile irraggiare anche campioni di notevoli dimensioni.

Bariblock è stato scelto per schermare il canale B, quello con la più alta percentuale di neutroni termici sul totale e il più basso flusso veloce, modificato per applicare la tecnica PGNAA (Prompt Neutron Activation Analysis) su campioni appartenenti alla categoria dei beni culturali (opere d’arte, reperti archeologici, ecc…). Questo tipo di analisi permette di ottenere informazioni sia di tipo quantitativo sia qualitativo sul contenuto elementare di un determinato campione senza bisogno di prelevarne delle parti e/o di distruggerlo.

Per permettere al personale addetto di lavorare in sicurezza, come previsto dalle normative vigenti in termini di radioprotezione, è stato necessario realizzare un canale d’irraggiamento schermato, dotato di un labirinto e di un varco abbastanza ampio da permettere il corretto posizionamento di campioni di dimensioni dell’ordine di decine di cm. La scelta è stata quella di realizzare il canale in calcestruzzo baritico dati i costi contenuti e spessori d’ingombro inferiori rispetto al calcestruzzo tradizionale a parità di effetto schermante.

Caratteristiche del canale d’irraggiamento

La schermatura è costituita da pareti e coperture prefabbricate in calcestruzzo baritico (ρ = 3.300 kg/m3) dal peso massimo di circa 3.000 kg, limite stabilito da progetto tenendo conto della portata massima consentita dal carroponte per la movimentazione. Le pareti, fatta eccezione per una, hanno uno spessore di 30 cm; la loro altezza è pari a 200 cm nella zona in cui è presente la copertura, 150 cm, invece, le restanti; la copertura ha uno spessore pari a 20 cm. Le pareti presentano un sistema d’incastro a coda di rondine, caratteristica peculiare dei prodotti Bariblock, che garantisce una schermatura totale.

blocco-baritico-bariblock.JPG Figura 2 – Vista laterale sinistra del canale d’irraggiamento.

 blocco-baritico-bariblock-2.JPG

Figura 3 – Vista laterale destra del canale d’irraggiamento.

fasi-costruttive.JPG

Figura 4 - Fasi di costruzione e allestimento del sistema di collimazione e delle schermature in calcestruzzo baritico.

Il reattore TRIGA MARK II

È un reattore di tipo a piscina, raffreddato ed in parte moderato da acqua leggera. Il combustibile è costituito da una miscela uniforme di uranio e idruro di zirconio, che fornisce un coefficiente di temperatura “pronto” negativo, caratteristica che lo rende intrinsecamente sicuro perché capace di autospegnersi. Il TRIGA MARK II dell’Università di Pavia è concesso in licenza per funzionare a una potenza di 250 kW in regime stazionario (circa diecimila volte inferiore rispetto ad un reattore di una centrale elettronucleare).

maggiori info >> BARIBLOCK

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