Reattori pulsanti

[Training, Research, Isotopes, General Atomics –TRIGA]

I reattori nucleari del tipo “a piscina” sono in genere di potenza relativamente bassa [1]. Questi reattori sono progettati per uso didattico (vale a dire per istruire il personale destinato ad esercire reattori commerciali), per la ricerca in generale e per lo studio della sicurezza dei reattori in particolare, nonché per la produzione di isotopi utilizzabili in applicazioni medicali o industriali.
Questi reattori non hanno gli stessi sistemi di moderazione e raffreddamento che si trovano nei reattori nucleari costruiti per generare potenza elettrica: sono raffreddati principalmente per convezione naturale. Operando sempre a più di qualche megawatt l’acqua della piscina del reattore finirebbe con il bollire, e questo comporterebbe la sospensione della reazione a catena, ma potrebbe anche danneggiare il reattore. Tuttavia, la maggior parte di questi reattori può raggiungere in tutta sicurezza livelli di potenza molto elevati funzionando in “modalità a impulsi”.
Dunque, possono funzionare sia in regime stazionario (generalmente a qualche decina di chilowatt termici, o poco più) sia in regime pulsato. In questo secondo caso, un singolo impulso dura solo una frazione di secondo, ma può produrre livelli di potenza impressionanti, dell’ordine delle centinaia di megawatt (il TRIGA sloveno può raggiungere i 1800 MWth). Questo perché si agisce sulla reattività “giocando” con le barre di controllo e sfruttando la dipendenza della reattività stessa dalla temperatura.
“In soldoni”, le variazioni sono dell’ordine dei millesimi di un percento (pcm):

dove k è il coefficiente di moltiplicazione, legato alla criticità del reattore. Ma, durante l’impulso del reattore si hanno valori molto alti del flusso neutronico ed i sottoprodotti della fissione, cominciando a decadere immediatamente, producono una “marea momentanea” di particelle beta. Da cui l’Effetto Čerenkov. Una cosa davvero carina da vedere.