Sviluppo di materiali nucleari per un futuro sostenibile
Il progetto MATISSE ha fornito le basi per un programma di ricerca europeo integrato, che ha esaminato i materiali innovativi utilizzabili per garantire un settore nucleare sicuro e sostenibile. L’iniziativa comprendeva una combinazione di progetti collaborativi e azioni di coordinamento e supporto da parte di istituti di ricerca. Riunendo 27 organizzazioni di 10 paesi europei (tra cui un partner internazionale dalla Corea del Sud), MATISSE ha consentito ai ricercatori di partecipare alle più recenti iniziative europee, sviluppando materiali avanzati per la produzione di energia nucleare. Lo scopo era quello di favorire i collegamenti tra i rispettivi programmi di ricerca nazionali mettendo in rete e integrando le attività sull’innovazione dei materiali per sistemi nucleari avanzati, condividendo le migliori pratiche dei partner e sviluppando strumenti di comunicazione efficienti. «Sotto gli auspici dell’Alleanza europea per la ricerca energetica (EERA), i partner del progetto hanno istituito un Programma congiunto sui materiali nucleari (JPNM) per migliorare il coordinamento delle iniziative nazionali, i programmi di raccolta di fondi europei e altre collaborazioni», spiega il coordinatore del progetto, il dott. Pierre-François Giroux. Il consorzio si è concentrato sulle attività di ricerca e sviluppo considerate prioritarie dai partner del programma congiunto, portando a progressi nei settori dei materiali convenzionali, dei materiali avanzati e delle capacità predittive. Nuovi materiali con proprietà migliorate Il progetto ha promosso tre «grandi sfide» definite dall’EERA-JPNM, che comprendevano l’elaborazione di regole di progettazione, procedure di valutazione e test adeguati alle condizioni operative previste e ai materiali proposti. Le altre sfide riguardavano lo sviluppo di modelli fisici associati a una caratterizzazione microstrutturale avanzata per ottenere una comprensione ad alto livello della capacità predittiva e lo sviluppo di nuovi materiali con proprietà termo-meccaniche e resistenza alle radiazioni superiori. «Queste tre grandi sfide devono essere affrontate e risolte per sfruttare appieno la tecnologia nucleare di IV generazione, in termini di sicurezza, prestazioni e costi», sottolinea il dott. Giroux. Sostenere l’evoluzione del programma congiunto in un programma di ricerca integrato che coinvolgesse gli Stati membri, la Commissione europea e i principali interlocutori europei era uno degli obiettivi principali del progetto. Per attuare il programma congiunto è stato utilizzato il framework MATISSE ed è stata ideata una strategia a medio-lungo termine, insieme a una tabella di marcia e a un sistema di accesso per le infrastrutture di ricerca su larga scala. Studio delle leghe ODS e dei compositi ceramici Il consorzio ha preparato strutture di governance, finanziarie e gestionali, attuando al contempo schemi per l’istruzione e la formazione, la messa in rete, la divulgazione e la comunicazione. Inoltre, i partner del progetto hanno identificato aree prioritarie per condurre ricerche, portando a risultati significativi in settori quali la valutazione degli effetti del processo di indurimento indotto dall’irraggiamento e del meccanismo di scorrimento sulle prestazioni delle leghe ferritiche/martensitiche. Gli scienziati hanno anche selezionato rivestimenti funzionali, strati superficiali modificati e fenomeni classificati quali l’interazione combustibile/rivestimento (fuel-cladding) e la degradazione assistita dell’ambiente degli acciai in leghe di piombo liquido. I ricercatori hanno inoltre studiato il potenziale delle leghe rafforzate per dispersione di ossido (ODS) e dei compositi ceramici per il fuel-cladding avanzato e nuovi materiali strutturali per reattori a neutroni veloci. «Hanno studiato e migliorato le pre-progettazioni e le proprietà degli acciai ODS e dei compositi ceramici per le applicazioni di cladding, al fine di ampliare la banca dati dei materiali disponibili in commercio da utilizzare per prototipi di reattori a neutroni veloci», afferma il dott. Giroux. MATISSE ha stabilito le priorità chiave nella ricerca avanzata sui materiali nucleari, individuato le opportunità di finanziamento e armonizzato questo settore scientifico e tecnico a livello europeo massimizzando la ricerca complementare e le sinergie con i principali attori del settore. Il dott. Giroux conclude: «Il mix di ricerca e sviluppo sui materiali sia convenzionali che avanzati è positivo per i sistemi nucleari in generale. Nel breve-medio termine, saranno costruiti prototipi con materiali standardizzati e il primo nucleo alimentato con elementi combustibili convenzionali, mentre nel lungo termine i materiali avanzati saranno testati e qualificati al fine di impiantarli in questi nuovi sistemi nucleari».
Parole chiave
MATISSE, nucleare, sostenibile, Alleanza europea per la ricerca energetica, Programma congiunto sui materiali nucleari