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• Segnatura: BRA.000053Pastiglia di combustibile nucleare che presenta a caldo deformazioni ridotte (ES)
  Fascicolo
  Corrispondenza tra Ansaldo (avv. Salvadè, dott. Migliore, avv. Moretto) e Studio Professionale Proprietà Intellettuale Vettor Galletti.
  
  Specifiche del brevetto
  Titolare: Ansaldo Meccanico Nucleare Spa poi Ansaldo Impianti Spa
  Inventore: Ugo Rocca
  Riassunto: Pastiglia di combustibile nucleare, di forma sostanzialmente cilindrica, che presenta, a caldo, deformazioni ridotte, con minor pericolo, quindi, di interazioni meccaniche con la guaina.
  La pastiglia suddetta prevede, in corrispondenza delle due basi, in posizione assiale, una coppia di incavi sostanzialmente conici, con il vertice rivolto verso il centro della pastiglia, il cui diametro maggiore è minore o uguale alla metà del diametro della pastiglia di combustibile; inoltre, il rapporto tra la profondità di ciascun incavo e il diametro maggiore dello stesso è minore o uguale a uno.
  
  Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione: Nei reattori nucleari, le pastiglie di combustibile nucleare, usualmente, sono costituite da cilindretti di Ossido di Uranio (UO₂) sinterizzato, di dimensioni dell’ordine del centimetro; esse sono contenute in tubi di Zircaloy (o d’acciaio), chiusi alle estremità. Più tubi assemblati mediante piastre di estremità opportune, distanziatori radiali, elementi elastici, ecc. costituiscono un elemento di combustibile di reattori nucleari.
  Le pastiglie di Ossido di Uranio (UO₂) sono disposte in senso assiale in un tubo di Zircaloy (o acciaio) con un piccolo gioco diametrale, al fine di permetterne il caricamento e la dilatazione in senso radiale. Un gioco assiale opportuno, con molle di compressione, per contenere gli spostamenti durante il trasporto e nel corso del funzionamento, assicura l’espansione a caldo in senso assiale.
  
  Tecnica nota e limiti della tecnica nota: Durante il funzionamento all’interno del reattore, nelle pastiglie di combustibile nucleare, per effetto del flusso neutronico si produce potenza e si genera un flusso di calore verso il fluido refrigerante (acqua), che scorre all’esterno della guaina; questo provoca un’espansione termica in senso assiale e radiale, che porta la pastiglia a deformarsi; questo comporta un’interazione più o meno forte con la guaina, soprattutto in corrispondenza delle estremità delle pastiglie.
  Per ridurre le deformazioni a caldo e, quindi, l’interazione con la guaina, si ricorre usualmente a “cianfrinature” dei bordi oppure a cavità di espansione sulle due facce oppure su una faccia soltanto della pastiglia; tuttavia i risultati sperimentali non sono completamente soddisfacenti.
  Secondo un’altra forma di realizzazione nota, si effettua un foro centrale nelle pastiglie; questa soluzione fornisce risultati sperimentali più soddisfacenti e, inoltre, ha due pregi:
  1) elimina una parte della pastiglia che risulta poco interessante dal puto di vista neutronico;
  2) contribuisce sensibilmente all’espansione termica.
  La configurazione suddetta non è usata sperimentalmente perché presenta gli inconvenienti riportati nel seguito.
  a) Richiede arricchimenti in fissili (Urania 235 p.e.) leggermente più alti per compensare l’alta percentuale di vuoti che comporta questa soluzione;
  b) il “canale” che si forma lungo la barra di combustibile può favorire gli spostamenti di massa in seguito a frammentazione, “cracherizzazione”, ecc. dell’Ossido di Uranio (UO₂), alterando così la configurazione di fissili di progetto.
  Al fine di avere una pastiglia nella quale sia ridotto l’inconveniente a) ed eliminato l’inconveniente b), secondo un’ulteriore forma di realizzazione nota qui riportata, è stata realizzata una pastiglia “parzialmente” forata, avente, in sezione, due “U” di diametro “D” opportuno e di profondità “H” opportuna, con h/d<1.
  
  Esposizione dell’idea inventiva: La presente invenzione costituisce un perfezionamento dell’ultima forma di realizzazione descritta nel paragrafo “Tecnica nota e limiti della tecnica nota”, riguardante una pastiglia “parzialmente” forata e si differenzia da tutte quelle oggetto della tecnica nota qui prese in considerazione per i valori particolari dei parametri geometrici ad essa relativi, ovvero:
  h/d < 1; d/D < ½, dove:
  d = diametro del foro;
  h = profondità del foro;
  D = larghezza della pastiglia.
  Si ritiene che, con le proporzioni sopraccitate, si ottimizzi la soluzione finalizzata ad eliminare del materiale poco sfruttato neutronicamente e si riducano le deformazioni a caldo della pastiglia, dovute all’espansione termica in senso radiale ed assiale, eliminando cos+ le interazioni più forti con la guaina, dovute a dette deformazioni.
  Più in dettaglio, la presente invenzione riguarda una pastiglia di combustibile nucleare, di forma sostanzialmente cilindrica, che presenta a caldo deformazioni ridotte e che, pertanto, è meno pericolosa, in quanto è assai minore il pericolo dovuto alle interazioni meccaniche con la guaina.
  La pastiglia prevede, in corrispondenza delle due basi, in posizione assiale, una coppia di incavi sostanzialmente conici, con il vertice arrotondato da una calotta sferica, con il vertice rivolto verso il centro della pastiglia e con sezione diametrale sostanzialmente a forma di “U”; le braccia di tali “U” sono preferibilmente allargate verso l’esterno, cioè verso la base della pastiglia.
  
  Vantaggi:
  1) Riduzione notevole delle deformazioni a caldo della pastiglia, dovute all’espansione termica durante il funzionamento del reattore, quando produce potenza per effetto del flusso neutronico e si genera un flusso di calore verso il fluido refrigerante (acqua) che scorre all’interno della guaina; questo provoca, come conseguenza, una forte diminuzione dell’interazione con la guaina, soprattutto in corrispondenza delle estremità delle pastiglie.
  2) Non richiede arricchimenti in fissile al fine di compensare un’alta percentuale di vuoto.
  3) Non favorisce gli spostamenti di massa dovuti a frammentazione,” cracherizzazione”, ecc. dell’Ossido di Uranio (UO₂); pertanto, la configurazione del fissile di progetto non è alterata.
• Segnatura: BRA.000054Scambiatore di calore a recupero per fluidi gassosi in generale, in particolare riscaldatori di un comburente per caldaia a vapore di impianti marini e terrestri a tenuta (DE)
  Fascicolo
  Titolo originale: "Warmetauscher"
  
  Corrispondenza tra Ansaldo (dott. Ignazio Migliore, avv. Aldo Salvadè, avv. Rita Moretto) e Ufficio Professionale della Proprietà Intellettuale Vettor Galletti.
  
  Specifiche del brevetto
  Titolare: Ansaldo Meccanico Nucleare Spa
  Inventore: Carlo Bo
  Riassunto: Uno scambiatore da calore rigenerativo del tipo usato per riscaldare l’aria per caldaia mediante il riscaldamento di prodotti gassosi combinati comprende un involucro fisso cilindrico, diviso da pareti radiali piatte in una pluralità di scomparti simili.
  Il materiale rigenerante occupa la parte centrale dei vani lasciando gli spazi di distribuzione alle estremità opposte.
  L’involucro cilindrico è disposto tra due raccordi per tubi concentrici fissi all’estremità opposta dell’involucro per l’alimentazione, il trasporto e lo scarico dell’aria e dei prodotti della combustione.
  La distribuzione del gas e dell’aria nei vari scomparti, contenenti il materiale rigenerativo, è effettuata da piastre piane circolari disposte alle estremità opposte dell’involucro cilindrico e dei raccordi delle tubazioni.
  Ciascuna piastra presenta almeno un’apertura per ciascuno dei fluidi gassosi, disposta affacciata al rispettivo raccordo di tubazione.
  Le piastre sono supportate in modo girevole e sono azionate in sincronismo tra loro.
  Mezzi di tenuta sono previsti tra le piastre, l’involucro cilindrico e la connessione del tubo.
  
  Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione: Questa invenzione riguarda scambiatori di calore per il recupero termico tra il prodotto della combustione e l’aria comburente per caldaie a vapore in impianti di propulsione navale o termoelettrici terrestri, mediante accumulo ciclico e cessione di calore da parte di un materiale idoneo.
  
  Tecnica nota e limiti della tecnica nota: Sono ben noti ed utilizzati due tipi di scambiatori di calore, con soluzioni tecniche e costruttive opposte:
  a) un tipo comprendente parti rotanti consistenti in un cilindro contenente materiale termicamente attivo in forma laminare o cellulare; detto cilindro deve essere attraversato assialmente dallo scambiatore di calore ed ha un asse di rotazione orizzontale o verticale, mentre tutte le altre parti, comprendenti i tubi di distribuzione e di raccolta del fluido, i tubi di alimentazione di detto fluido ai condotti di collegamento esterni nonché gli involucri, il telaio e simili sono stazionari;
  b) un altro tipo comprendente parti rotanti, costituite da tubi interni di distribuzione, raccolta e trasporto con asse di rotazione orizzontale o verticale, mentre tutte le altre parti, dal cilindro contenente un materiale attivo, all’involucro e al telaio, sono fisse.
  I requisiti, le difficoltà, le prestazioni di ciascuno di detti tipi di scambiatore sono ben note come pure i vantaggi.
  I problemi del tipo a) riguardano la rigidità e l’equilibratura del cilindro contenente il materiale attivo, il notevole peso del cilindro stesso e degli organi meccanici che forniscono il moto rotatorio.
  Il tipo (b) ha dei tubi rotanti interni per la distribuzione, il trasporto e la raccolta dei fluidi con dimensioni estremamente sfavorevoli.
  
  Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: Lo scambiatore di calore oggetto della presente invenzione consente di separare in due parti gli elementi mobili interni, che sono necessariamente tridimensionali:
  • una prima parte praticamente bidimensionale a dischi piani (o leggermente ricurvi), avente un asse preferibilmente verticale, avente un moto rotatorio ridotto e provvista di aperture distribuite in modo simmetrico secondo una distribuzione geometrica particolare, finalizzata a distribuire ed a raccogliere progressivamente i fluidi;
  • una seconda parte stazionaria tridimensionale nella forma geometricamente più semplice per il trasporto interno dei fluidi.
  La parte rotante è costituita da due dischi erogatori e raccoglitori di fluido, disposti specularmente, statisticamente equilibrati e di massa ridotta e di peso ridotto.
  I dischi sopraccitati sono guidati da un perno centrale e portati da una corona di rulli periferici, sono azionati da un motoriduttore esterno con pignone impregnante una loro cremagliera perimetrale, sono liberamente espandibili e non soggetti a deformazioni pericolose per le tenute fluide e il funzionamento meccanico e, infine, garantiscono una prestazione sicura e duratura con una manutenzione semplice e limitata.
  Non ci sono problemi nella scelta del tipo e della qualità del materiale attivo di scambio termico in quanto quest’ultimo è alloggiato nella parte stazionaria.
  Date le sue qualità e la sua struttura lo scambiatore di calore secondo la presente invenzione è particolarmente adatto sia per impianti di propulsione marina, sia per impianti termoelettrici terrestri.
  
  Esposizione dell’idea inventiva: Forma oggetto della presente invenzione uno scambiatore di calore del tipo utilizzabile nel riscaldamento dell’aria per caldaia mediante il calore dei prodotti gassosi della combustione ed operante per accumulo ciclico e trasferimento di calore mediante un materiale rigenerativo.
  Lo scambiatore di calore comprende quanto segue:
  • un involucro cilindrico fisso;
  • pareti piane mediane, che suddividono detto involucro cilindrico in una pluralità di vani uguali;
  • materiale rigenerativo che occupa porzioni centrali dei vani con spazi di distribuzione alle estremità opposte di ciascun vano;
  • due raccordi stazionari di tubi concentrici in corrispondenza di ciascuna delle estremità opposte dell’involucro cilindrico per l’ingresso, il trasporto e lo scarico separati dell’aria e dei prodotti della combustione;
  • mezzi a valvola comprendenti due piastre di distribuzione circolari, montate in modo girevole alle estremità opposte dell’involucro cilindrico, tra l’involucro e l’estremità del tubo di collegamento.
  Ciascuna piastra presenta almeno un’apertura per i prodotti della combustione e un’apertura per l’aria. Ogni apertura è disposta nella zona anulare ed è rivolta verso il rispettivo raccordo di tubazione.
  Lo scambiatore di calore comprende inoltre mezzi di tenuta tra l’involucro cilindrico, le piastre e le connessioni delle tubazioni e mezzi per ruotare in sincronismo tra loro le due piastre sopraccitate.
  Le piastre piane circolari girevoli hanno entrambe una parete doppia circolare e nervata all’interno per fornire una struttura cellulare.
  I mezzi di tenuta comprendono strisce elastiche di tenuta sporgenti dai bordi di estremità delle pareti piane mediane alle estremità opposte dell’involucro cilindrico, in modo da scorrere con le facce interne delle piastre piane girevoli.
  
  Descrizione di almeno un esempio di realizzazione: Secondo una forma di realizzazione preferita, lo scambiatore comprende quanto segue:
  • un corpo intermedio cilindrico fisso e provvisto di appoggi;
  • una porzione superiore e una inferiore;
  • due dischi rotanti di distribuzione;
  • guarnizioni (sigilli) tra i dischi di distribuzione e le parti fisse;
  • apparecchi di soffiatura e di lavaggio.
  Il corpo cilindrico è fisso ed è costituito da due involucri cilindrici concentrici ad asse verticale; tra i due involucri suddetti è posto un materiale che, in un primo tempo, riceve calore dai fumi e, successivamente trasferisce detto calore all’aria che brucia.
  Il materiale che riceve e cede calore può essere di lamiera grecata, ceramico, refrattario e simili ed è distribuito all’interno del corpo cilindrico ma non alle sue estremità.
  Tra i due involucri cilindrici sono disposti radialmente diaframmi piani, i cui piani d’appoggio coincidono con l’asse del corpo cilindrico.
  I diaframmi sopraccitati terminano alle estremità del corpo cilindrico suddetto e ciascuno di essi presenta una striscia radiale di tenuta, che lambisce, con il lato radiale, il piano orizzontale del disco di distribuzione.
  L’involucro cilindrico esterno e quello interno hanno alle loro estremità guarnizioni cilindriche, che “spazzolano” le superfici cilindriche sporgenti del disco; pertanto, alle due estremità del corpo cilindrico, tra i due involucri cilindrici, sono presenti una pluralità di camere di distribuzione e raccolta; il numero di tali camere è uguale a quello dei diaframmi.
  Un blocco a rulli con cuscinetto a corona è previsto nella porzione superiore esterna dell’involucro cilindrico. Il blocco a rulli ed i rulli relativi sono uguali ed intercambiabili tra loro e con quelli disposti sulle sedi d’appoggio.
  L’asse dei rulli è radiale e normale agli assi del corpo cilindrico e la superficie dei rulli è curva.
  I rulli disposti sulla corona supportano il disco distributore superiore mentre i rulli disposti sulle sedi di supporto supportano il disco distributore inferiore.
  Il peso del materiale che riceve e fornisce calore è sostenuto dai due corpi cilindrici e dai diaframmi.
  L’intero corpo cilindrico è sostenuto dal supporto presente nelle sedi per il supporto; queste ultime sono fissate sulle strutture metalliche della nave o dell’impianto a terra.
  Un contatto strisciante può essere previsto tra i piedini d’appoggio e la sede, al fine di consentire un’espansione regolare del corpo cilindrico, a tal fine, le corone e tutte le nervature circonferenziali esistenti dell’involucro esterno possono presentare tagli radiali.
  All’interno del corpo cilindrico, alle sue due estremità, sono presenti due alloggiamenti che contengono due perni di guida per i due dischi distributori.
  Il corpo cilindrico può essere costituito, per ragioni costruttive, da più porzioni, che sono successivamente assemblate tramite saldatura; effettuata quest’ultima, è eseguita una ricottura; pertanto, le operazioni meccaniche necessarie sono le seguenti:
  • foratura degli alloggiamento posti alle due estremità del corpo cilindrico interno, in modo da fissare i perni di guida ai due dischi di distribuzione;
  • livellamento dei supporti superiori e di quelli inferiori, disposti al di fuori dell’involucro cilindrico e dei supporti di alimentazione dei metalli gassosi;
  • realizzazione dei fori in modo da fissare le sezioni con le guarnizioni,
  • livellamento e foratura al fine di fissare il motoriduttore.
  Il corpo cilindrico in accordo con l’esempio descritto funzione come segue.
  L’aria fredda entra dall’alto verso l’esterno ed esce dal basso verso l’interno.
  I perni entrano dal basso all’esterno ed escono dall’alto all’interno.
  Due diaframmi adiacenti e due archi cilindrici dell’involucro, uno interno e l’altro esterno, formano un condotto a tenuta per il fluido gassoso. Il centro del condotto, come già detto, è riempito con un materiale che assorbe e cede calore mentre, alle due estremità, vi sonio le camere di distribuzione; pertanto, ogni condotto è attraversato prima dai flussi dal fondo esterno alla cima interna e, successivamente, dall’aria dalla cima esterna al fondo interno; le perdite sono così indipendenti dalla direzione di passaggio (ascendente o discendente).
  L’operazione descritta sopra può essere invertita.
  La parte superiore e la parte inferiore dello scambiatore hanno la funzione di trasportare e di raccogliere i fluidi; i loro rendimenti sono uguali.
  
  Vantaggi:
  I dischi per la distribuzione del gas e dell’aria sono liberamente espandibili e non soggetti a deformazioni pericolose; pertanto hanno ottime prestazioni, sono sicuri e, inoltre, hanno una manutenzione limitata e semplice
• Segnatura: BRA.000055Impianto per la prevenzione del riempimento di un generatore di vapore (ID)
  Fascicolo
  Titolo originale: "System for the prevention of filling of a steam generator"
  
  Corrispondenza tra Ansaldo (ing. Bozzoni, avv. Salvadè) e studio di consulenza Jacobacci, Casetta & Perani.
  
  Specifiche del brevetto
  Titolare: Ansaldo Spa
  Inventori: Roberto Adinolfi, Bruno Chiantore
  Riassunto: L’invenzione si riferisce ad un impianto per la prevenzione del riempimento di un generatore di vapore, attraversato dal fascio tubiero del fluido primario, che prevede una zona inferiore contenente la fase liquida del fluido secondario ed una zona superiore contenente la fase vapore dello stesso fluido secondario.
  Detto generatore di vapore, oltre ai condotti di adduzione e scarico del fluido primario e secondario, prevede un condotto di deflusso per la fase liquida, raccordato in parallelo ad un pressurizzatore e ad un serbatoio di sfioro.
  
  Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione: L’invenzione è applicabile ad impianti nucleari a ciclo indiretto per la produzione di energia elettrica e, più in particolare, ai sistemi finalizzati a prevenire il rilascio di radioattività dovuto a situazioni incidentali, provocate da rotture di tubi del generatore di vapore, all’esterno del contenitore.
  
  Problema da risolvere: Nelle centrali di potenza a ciclo indiretto si distinguono i due seguenti circuiti principali di trasferimento del calore:
  1) un circuito primario, dove il fluido scambiatore primario asporta il calore derivante dalla reazione nucleare al combustibile nucleare e lo cede al fluido secondario per produrre energia;
  2) un circuito secondario, in cui circola il fluido secondario sopraccitato, dove il vapore prodotto è utilizzato per alimentare una turbina, collegata ad un alternatore, che genera energia elettrica.
  A seguito della rottura di uno o più tubi del generatore di vapore, poiché la pressione del circuito primario è inizialmente più grande di quella del lato secondario del generatore di vapore, il refrigerante primario fluisce dai tubi rotti verso il circuito secondario; come conseguenza di detta perdita di refrigerante, il livello del pressurizzatore va diminuendo con un tasso che dipende dal diametro della rottura e dal numero di tubi rotti.
  La pressione del circuito primario diminuisce in seguito all’espansione del vapore contenuto nel pressurizzatore.
  Se la perdita supera le capacità di reintegro del sistema di controllo del pressurizzatore, la massa di refrigerante primario continua a diminuire fino a giungere ad un segnale di spegnimento del reattore.
  Sul lato secondario, l’adduzione di fluido primario radioattivo aumenta l’attività del refrigerante secondario, determinando indicazioni di alta attività, significativa dell’incidente in corso e, contemporaneamente, la portata d’acqua alimento al generatore rotto si riduce automaticamente per compensare l’aumento di livello dovuto alla portata entrante attraverso la rottura; conseguentemente, si verifica uno sbilanciamento tra la portata vapore e quella alimento; questo consente di stabilire il generatore in cui è avvenuta la rottura.
  La diminuzione della pressione del circuito primario porta all’intervento del sistema d’iniezione d’emergenza nonché all’isolamento della linea di acqua alimento principale ai generatori di vapore e l’adduzione di acqua d’alimento d’emergenza al generatore di vapore.
  L’adduzione di acqua alimento d’emergenza al generatore di vapore e l’iniezione d’emergenza al lato primario permettono di assorbire il calore di decadimento del reattore; inoltre, l’iniezione d’acqua nel circuito primario comporta l’aumento del livello del pressurizzatore e, conseguentemente, l’aumento di pressione.
  
  Tecnica nota: L’operatore fronteggia l’incidente, in primo luogo, isolando il generatore rotto.
  Dopo l’isolamento, il circuito primario è raffreddato ad una temperatura minore di quella di saturazione corrispondente alla pressione del generatore rotto, depressurizzando progressivamente i generatori intatti; a questo punto, la portata d’acqua di raffreddamento d’emergenza del circuito primario può essere interrotta, abbassando così la pressione del circuito primario ed interrompendo la perdita attraverso il tubo rotto.
  La temperatura del circuito primario, il livello del pressurizzatore e quello del generatore di vapore rotto tendono a stabilizzarsi ed il rilascio incontrollato di effluenti radioattivi cessa di conseguenza.
  
  Limiti della tecnica nota: Le operazioni che deve svolgere l’operatore a seguito dell’incidente di rottura di un tubo del generatore di vapore, per terminare il rilascio di radioattività nell’ambiente, sono complesse perché richiedono quanto segue:
  • la diagnosi della natura dell’incidente;
  • l’individuazione del generatore di vapore affetto dalla rottura ed il suo isolamento;
  • il raffreddamento e la depressurizzazione del sistema primario fino ad equalizzare le pressioni, al fine di consentire l’interruzione della perdita attraverso la rottura.
  Data la complessità delle operazioni suddette, non è possibile escludere il rischio che l’operatore non riesca ad evitare il riempimento del generatore nel quale si è creato il guasto, con conseguente scarico di liquido dalle valvole di sicurezza e/o nelle valvole di sfioro del generatore di vapore con rischio di apertura delle valvole stesse in quanto non qualificate allo scarico in fase liquida.
  
  Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: L’invenzione consente all’operatore una capacità di diagnosi e di controllo dell’incidente che si produrrebbe in seguito alla rottura di uno o più tubi del generatore di vapore e, a tal fine, prevede quanto segue:
  • l’introduzione di una misura di livello ridondante nel generatore di vapore, che copre il campo tra il livello normale di funzionamento e la sommità del generatore di vapore, per consentire la diagnosi da più di un generatore di vapore e la supervisione dell’andamento dell’incidente;
  • l’introduzione di un sistema di protezione contro il completo riempimento del generatore di vapore, al fine di prevenire l’allagamento del generatore stesso e delle linee vapore, causato da rotture singole o anche multiple di tubi del generatore di vapore.
  
  Esposizione dell’idea inventiva: Forma oggetto della presente invenzione un impianto per la prevenzione del riempimento di un generatore di vapore comprendente quanto segue:
  • un fascio tubiero, nel quale circola un fluido primario costituito da acqua pressurizzata;
  • una zona inferiore, nella quale è contenuta la fase liquida del fluido secondario, che è costituito da acqua e da vapore d’acqua;
  • mezzi da adduzione e scarico del fluido primario e del fluido secondario.
  La zona superiore dello scambiatore di calore è dotata di mezzi sensori del livello della fase liquida e di un condotto di deflusso della fase liquida eventualmente in eccesso ad un serbatoio sfioro, connesso in parallelo ad un pressurizzatore.
  Il condotto di deflusso della fase liquida in eccesso presenta le seguenti caratteristiche:
  • è dotato di mezzi di interconnessione comandabili eventualmente attraverso i mezzi sensori del livello della fase liquida all’interno del generatore di vapore;
  • prevede almeno due diramazioni in parallelo, ciascuna dotata di mezzi di intercettazione indipendenti, a monte delle quali è prevista una valvola di intercettazione ausiliaria.
  
  Descrizione di almeno un esempio di realizzazione: Secondo uno schema semplificato dell’invenzione, per ogni generatore, è prevista una linea A, che è connessa con il lato secondario del generatore di vapore ed è finalizzata a prevenire il completo riempimento del generatore di vapore in seguito alla rottura di un tubo; detta linea consente infatti di scaricare dal lato secondario del serbatoio rotto al serbatoio di sfioro del pressurizzatore mediante una tubazione di scarico delle valvole di sicurezza del pressurizzatore.
  Due valvole di controllo sono installate in parallelo in ogni linea e una valvola d’isolamento è prevista a monte del parallelo di detta valvola di controllo per consentire la manutenzione della linea A in caso di apertura accidentale delle due valvole di controllo suddette.
  
  Vantaggi
  1) Prevenire il rilascio di liquido radioattivo nell’ambiente esterno, confinando detto liquido all’interno del contenitore primario;
  2) Limitare il rilascio della radioattività trasportata dalla fase vapore durante la fase di recupero dell’incidente;
  3) Mantenere la disponibilità di una quantità adeguata di acqua borata, per consentire, tramite il sistema d’iniezione di emergenza, il raffreddamento del nocciolo e la sua sotto-criticità a tempo indefinito, confinando il liquido scaricato nella sentina del contenitore primario;
  4) Mettere l’operatore in grado di identificare in tempi brevi l’incidente ed il generatore rotto e di mantenere sotto controllo il livello d’acqua del generatore durante l’evolversi del transitorio;
  5) Controllare eventuali perdite di fluido secondario durante il normale funzionamento dell’impianto, collegando la tubazione di scarico ad un serbatoio chiuso;
  6) Rimanere operante anche in fase di scarico simultaneo da più di un generatore di vapore;
  7) Garantire la funzionalità del condotto di deflusso sia in chiusura, sia in apertura, a fronte di qualsiasi guasto singolo di componente meccanico o elettrico;
  8) Mantenere il livello dell’acqua nel lato secondario del generatore di vapore in una banda tale da minimizzare l’ingresso di vapore nella linea di scarico del sistema di prevenzione del riempimento;
  9) Stabilizzare la temperatura del circuito primario, il livello del pressurizzatore e quello del generatore di vapore e, quindi, cessare il rilascio incontrollato di effluenti radioattivi.
• Segnatura: BRA.000056Procedimento e dispositivo per la fabbricazione di nastri di acciaio amorfo di grande spessore (CBE)
  Fascicolo
  Titolo originale: "Process and device for manufacturing very thick amorphous strips"
  
  Comunicazioni intercorse tra Ansaldo (ing. Bozzoni, rag. Merciari, ing. Santangelo, ufficio legale avv. Salvadè) e Ufficio Professionale Proprietà Intellettuale Vettor Galletti, studio di consulenza Jacobacci, Casetta & Perani.
  
  Specifiche del brevetto
  CBE (Convenzione sul Brevetto Europeo)
  Titolare: Ansaldo Spa
  Riassunto: L’invenzione si riferisce ad un procedimento ed al relativo dispositivo per la fabbricazione di nastri di acciaio amorfo anche di spessore notevole.
  Secondo l’invenzione sono previsti mezzi di alimentazione di acciaio fuso ad uno scaricatore terminante inferiormente con un ugello allungato a forma di fessura.
  Al di sotto di detto ugello un tamburo, rotante ad alta velocità, opportunamente refrigerato, riceve il getto di acciaio fuso.
  L’ugello allungato a forma di fessura prevede ai due estremi due elettrodi , atti a generare, nel flusso di acciaio che attraversa l’ugello, una corrente elettrica opportuna e, attorno a detto ugello, mezzi atti a generare un campo magnetico perpendicolare alla direzione di flusso di detta corrente elettrica.
  
  Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione e problema da risolvere: L’oggetto della presente invenzione è un procedimento ed un dispositivo per la fabbricazione di nastri di acciaio amorfo di grande spessore particolarmente adatti ad essere impiegati nella costruzione di trasformatori.
  
  Limiti della tecnica nota: Per spessori modesti, inferiori a 15 mm, è già stata proposta la fabbricazione di nastri di acciaio amorfo, colando in continuo, su un tamburo girevole refrigerato, l’acciaio fuso proveniente, attraverso una fessura calibrata, da una paniera 20; quest’ultima è dotata inferiormente di uno scaricatore 30 con ugello a forma di fessura, che distribuisce su un cilindro 40, rotante ad alta velocità ed opportunamente refrigerato, uno strato di acciaio fuso che solidifica sulla superficie del cilindro, dal quale è quindi avviato ad un avvolgitore 50 attraverso una via a rullo 40.
  Il procedimento sopraccitato può essere applicato per realizzare nastri di acciaio amorfo con uno spessore modesto (inferiore a 15 mm) per i seguenti motivi:
  ⦁ è difficile realizzare all’interno della paniera 20 una pressione sufficientemente elevata;
  ⦁ esiste il rischio di un congelamento del flusso dell’acciaio fuso in corrispondenza dell’ugello a forma di fessura.
  
  Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: I problemi suddetti presenti nella tecnica nota sono superati realizzando un sistema che consente di realizzare nastri di acciaio amorfo di grande spessore.
  
  Esposizione dell’idea inventiva: Secondo l’invenzione è realizzato un sistema di pompaggio di tipo elettromagnetico, in corrispondenza dell’ugello di efflusso dell’acciaio fuso.
  L’ugello, a forma di fessura, è realizzato con materiale refrattario e porta ai due estremi due elettrodi anch’essi di materiale refrattario; inoltre, all’interno dell’ugello, è creato un forte campo magnetico; in questo modo, si crea una spinta nel metallo fuso che attraversa la fessura e, inoltre, il passaggio di corrente elettrica nel metallo fuso crea un riscaldamento locale, che impedisce solidificazioni parziali.
  
  Descrizione di almeno un esempio di realizzazione: Secondo la presente invenzione, lo scaricatore termina inferiormente con una sottile feritoia, di materiale refrattario, alle cui estremità sono sistemati due elettrodi , che generano nel flusso di acciaio fuso una corrente elettrica di intensità (I).
  Lungo i bordi allungati e contrapposti della feritoia 131 sono disposti i poli 135, 136 di un magnete che, in combinazione con la citata corrente (I), genera una spinta sul flusso di metallo fuso in uscita dall’ugello a forma di feritoia.
  Il nastro di metallo fuso si distribuisce quindi in modo noto sul cilindro rotante e da questo è quindi avviato ad un avvolgitore opportuno.
  Attraverso una scelta opportuna della tensione applicata agli elettrodi e dell’intensità del campo magnetico generato dal magnete , si può generare sul nastro di acciaio fuso in uscita dall’ugello qualsiasi forza; inoltre, la corrente (I) genera un riscaldamento locale che si oppone a solidificazioni indesiderate del flusso di acciaio liquido all’altezza della feritoia.
  L’inversione della tensione applicata agli elettrodi consente di chiudere od aprire l’ugello a forma di fessura; nel primo caso, è invertito il pompaggio dell’acciaio liquido, che, invece di scendere, tende a salire verso una posizione di equilibrio, il cui stato di quiete comporta il raffreddamento e la solidificazione dell’acciaio nonostante il flusso di corrente elettrica.
  Ottenuta, con la solidificazione, la chiusura dell’ugello, si può interrompere l’alimentazione di corrente tra i due elettrodi.
  Per aprire l’ugello, è invertito il senso della corrente ed è aumentata la sua intensità fino a fondere il metallo, che, nella fase precedente, si è solidificato localmente.
  
  Vantaggi:
  1) È realizzata una pressione sufficientemente elevata nel metallo fuso che attraversa l’ugello a forma di fessura.
  2) Il passaggio di corrente elettrica nel metallo fuso crea un riscaldamento locale che impedisce solidificazioni parziali.
• Segnatura: BRA.000057Griglia di supporto del nocciolo di un reattore nucleare (US)
  Fascicolo
  Titolo originale: "Diagrid for a nuclear reactor core"
  
  Corrispondenza tra Ansaldo (ing. Bozzoni, ing. Moschella, ing. Santangelo, avv. Salvadè) e studio di consulenza Jacobacci, Casetta & Perani
  
  Specifiche del brevetto
  Titolare: Ansaldo Spa
  Inventore: Giulio Cai
  Riassunto: L’invenzione si riferisce alla griglia di supporto del nocciolo di un reattore nucleare del tipo che prevede due piastre tubiere, per una serie di cannotti paralleli ed una virola cilindrica dotata di condotti di alimentazione e scarico del fluido scambiatore di calore.
  Secondo l’invenzione, il collegamento di forza tra gli orli di dette piastre tubiere e la virola citata è costituito da un giunto saldato a forte spessore.
  L’estremità di ciascuno di detti canotti sporge superiormente dalla faccia superiore della piastra tubiera superiore e, rispettivamente, inferiormente dalla faccia inferiore; secondo l’invenzione, le due estremità di ciascuno di detti canotti sono saldate alle facce esterne delle piastre tubiere da cui sporgono.
  
  Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione e problema da risolvere: Nella fabbricazione di grossi componenti nucleari è di particolare interesse l’impiego di tecnologie di saldatura che tendano a ridurre al minimo o ad eliminare completamente il materiale d’apporto, al fine di diminuire le tensioni residue di saldatura e, quindi, di ottenere una stabilità dimensionale maggiore; tra detti componenti è particolarmente significativa la griglia di supporto del nocciolo, che ha la funzione di convogliare il sodio in pressione all’interno degli assemblaggi di combustibile costituenti il CORE e, quindi, di mantenere detti assemblaggi in una posizione verticale particolarmente precisa.
  
  Tecnica nota e limiti della tecnica nota: Secondo la tecnica nota, i grossi componenti nucleari sono costruiti essenzialmente per assemblaggio meccanico e per saldatura.
  L’impossibilità di accedere a questo tipo di componenti durante i trent’anni di vita della centrale, per le elevate caratteristiche di resistenza meccanica, precisione e stabilità geometrica e per le geometrie particolarmente complesse nonché per l’elevato spessore della virola, necessario per il fissaggio dei bulloni e la bulloneria particolarmente fitta e pesante, è necessario un lavoro di calcolo e di fabbricazione notevole; questo ha come conseguenza un costo complessivo molto elevato.
  Per i motivi evidenziati sopra, successivamente, è stato evidenziato come una griglia realizzata interamente per saldatura abbia dei vantaggi tecnico - economici notevoli; tuttavia, la tecnologia saldata può dare dei problemi, dovuti alla stabilità dimensionale del componente alle alte temperature ed agli shock termici, previsti nell’esercizio dell’impianto, in relazione al problema del rilassamento delle tensioni residue di saldatura.
  
  Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: La presente invenzione riguarda un’applicazione speciale di saldatura in grado di ridurre al minimo i rischi suddetti.
  
  Esposizione dell’idea inventiva: Griglia di supporto del nocciolo di un reattore nucleare del tipo che prevede due piastre tubiere per una serie di cannotti paralleli ed una virola cilindrica dotata di condotti di alimentazione e scarico del fluido scambiatore di calore.
  Il collegamento di forza tra gli orli di dette piastre tubiere e la virola sopraccitata è costituito da un giunto saldato di testa a forte spessore del tipo “a gradino”, atto ad una saldatura mediante raggio laser.
  Il giunto di testa a forte spessore seve a collegare due piastre tubiere della griglia di supporto alla virola, che ne costituisce la superficie laterale e, per la realizzazione di detto giunto, sono proposti i due procedimenti alternativi seguenti:
  • il giunto a cianfrino stretto (o “narrow gap”) con materiale d’apporto depositato in arco sommerso;
  • la saldatura con laser di potenza.
  L’estremità di ciascuno di detti canotti sporge superiormente dalla faccia superiore della piastra tubiera superiore ed inferiormente dalla faccia inferiore della piastra tubiera superiore; le estremità di ciascuno di detti canotti attraversano le piastre tubiere mediante fori corrispondenti di uguale diametro nominale e sono saldate alla faccia esterna delle piastre tubiere da cui sporgono. Il giunto tra ciascuno dei canotti e le piastre tubiere ha fondamentalmente una funzione di tenuta e, per la sua realizzazione, sono proposti i due procedimenti di saldatura seguenti (entrambi senza apporto di materiale):
  • fascio elettronico;
  • saldatura con laser di potenza.
  
  Descrizione di almeno un esempio di realizzazione: Saldatura con raggio laser dei cannotti alle piastre tubiere. L'esempio riguarda un sistema ottico atto a realizzare contemporaneamente due saldature anulari per il collegamento a tenuta delle estremità del cannotto alle piastre tubiere; gli specchi impiegati sono cinque, opportunamente sostenuti da un’unica attrezzatura non illustrata in dettaglio e che è girevole attorno all’asse del cannotto da saldare mentre la griglia di supporto rimane invece ferma.
  in questo esempio è utilizzata un’attrezzatura semplificata, sempre girevole attorno alla griglia di supporto, che rimane ferma e che serve alla realizzazione della saldatura inferiore del cannotto; in questo caso, gli specchi impegnati sono solo due e ricevono il raggio laser da un generatore disposto al di sopra della griglia di supporto e che invia detto raggio verticalmente, verso il basso, coassialmente al cannotto.
  E' possibile utilizzare un’altra attrezzatura semplificata, girevole rispetto alla griglia ferma, che riceve il raggio laser diretto verticalmente verso il basso e lo dirige a sua volta sulla saldatura; in questo caso, gli specchi impiegati sono tre e l’attrezzatura è montata sull’asse del cannotto.
  
  Vantaggi:
  Realizzazione del componente strutturale per saldatura, utilizzando applicazioni speciali di saldatura in grado di ridurre al minimo i rischi riguardanti la stabilità dimensionale del componente nel campo dell’alta temperatura e gli shock termici previsti nell’esercizio dell’impianto.
• Segnatura: BRA.000058Dispositivo di pompaggio di miscele liquido solide particolarmente abrasive (EPO)
  Fascicolo
  Corrispondenza tra Ansaldo (avv. Salvadè, ing. Bozzoni, rag. Merciari) e Ufficio Professionale Proprietà Intellettuale Vettor Galletti, studio di consulenza Jacobacci, Casetta& Perani.
  
  Specifiche del brevetto
  Titolare: Ansaldo Spa
  Inventori: Ivo Ognibene
  Riassunto: L’invenzione si riferisce ad un dispositivo di pompaggio per miscele liquido-solide particolarmente abrasive ed aggressive.
  Detto dispositivo comprende un corpo di pompa diviso in due camere da una sacca flessibile ed inestensibile.
  La prima camera contiene un liquido abrasivo ed è provvista di condotti di aspirazione e di mandata per lo stesso, dotati di valvole, opportunamente comandate ed automatiche.
  La seconda camera contiene un liquido non comprimibile e non aggressivo.
  Per realizzare, all’interno della prima camera, l’effetto di pompaggio desiderato, sono inoltre previsti mezzi di spostamento della membrana flessibile, che comportano ciclicamente una variazione del suo volume nei due sensi.
  
  Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione: Forma oggetto della presente invenzione un dispositivo di pompaggio di miscele liquido-solide particolarmente abrasive.
  
  Problema da risolvere: Il pompaggio di fluidi estremamente abrasivi, quali, ad esempio, le miscele acqua-carbone, pone il problema della vita delle pompe utilizzate per la spinta e/o per il travaso.
  
  Tecnica nota: Le pompe utilizzate attualmente, per le quali si hanno dei riscontri sperimentali, sono dei due tipi indicati nel seguito:
  1) pompe mono con rotore in acciaio indurito e statore in gomma;
  2) pompe alternative a pistoni tuffanti.
  
  Limiti della tecnica nota: Le pompe mono, a causa della forte abrasività del fluido, sono soggette ad un degrado rapido del rotore e dello statore, che riduce a poche migliaia di ore la loro possibilità d’impiego come pompe di spinta; pertanto, il loro impiego in impianti di generazione di energia o in forni a ciclo continuo è improponibile.
  Le pompe alternative hanno problemi di usura a livello delle tenute e, dato il lavaggio con acqua che deve essere continuamente effettuato, devono essere sottoposte a particolari accorgimenti.
  
  Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: Scopo della presente invenzione è quello di diminuire i problemi oggetto della tecnica nota, eliminando qualsiasi contatto tra la miscela abrasiva e gli organi rigidi mutuamente mobili del dispositivo di pompaggio.
  
  Esposizione dell’idea inventiva: Forma oggetto della presente invenzione un dispositivo di pompaggio di miscele liquido-solide particolarmente abrasive, comprendente un corpo di pompa diviso in due camere da una sacca flessibile ed inestensibile.
  La prima camera contiene il liquido abrasivo ed è provvista di condotti di aspirazione e di mandata per il liquido suddetto, dotati di valvole opportunamente comandate ed automatiche.
  La seconda camera contiene un liquido non comprimibile e non aggressivo.
  Sono previsti, inoltre, mezzi di spostamento della membrana flessibile, che comportano ciclicamente una variazione del volume della prima camera nei due sensi, creando così un effetto di pompaggio.
  Secondo una prima forma di realizzazione, lo spostamento della membrana flessibile è ottenuto mediante un pistone tuffante, che agisce all’interno della seconda camera; infatti il pistone attraversa a tenuta la parte del corpo di pompa adiacente alla seconda camera, provocando in tal modo lo spostamento della membrana flessibile.
  La tenuta è realizzata mediante un anello di tenuta.
  Una parete cilindrica, montata sopra l’orlo del corpo pompa, crea un serbatoio parzialmente riempito con lo stesso liquido che si trova nella seconda camera, avente funzione di riserva e di controllo della tenuta.
  Una forma di realizzazione alternativa prevede mezzi di immissione e di aspirazione del liquido non abrasivo contenuto nella seconda camera, la quale, pertanto, è a volume variabile e comprende:
  • una pompa per il liquido non abrasivo;
  • mezzi a valvola per connettere la seconda camera alternativamente alla mandata ed all’aspirazione della pompa.
  La sacca flessibile, nella forma alternativa suddetta, è guidata da un piatto sostenuto da un’asta, che attraversa la parete del corpo di pompa in corrispondenza della seconda camera.
  
  Descrizione di almeno un esempio di realizzazione: Secondo una prima forma di realizzazione, il corpo pompa è dotato di un condotto di aspirazione e di un condotto di mandata per un liquido abrasivo.
  I condotti suddetti sono dotati di valvole di non ritorno opportune.
  Il corpo di pompa è chiuso superiormente da un coperchio, dotato di un foro centrale, attraversato a tenuta da un pistone tuffante.
  Tra il coperchio e il bordo superiore del corpo pompa è serrato a tenuta l’orlo periferico di una sacca flessibile e stagna, che divide il volume interno del corpo pompa in due camere, una prima esterna, contenete il liquido abrasivo ed una seconda interna, coassiale alla prima, nella quale è contenuto un liquido non abrasivo.
  Al di sopra del coperchio, attorno al foro per il passaggio del pistone tuffante, è disposto un anello di tenuta; inoltre, una parete cilindrica, montata sopra l’orlo del corpo pompa, crea un serbatoio parzialmente riempito con lo stesso liquido non abrasivo, che si trova nella camera interna. Il serbatoio ha una funzione di riserva e di mezzo di controllo della tenuta dell’anello.
  Durante il movimento alternativo del pistone, comandato attraverso un’asta, il volume della camera interna rimane costante; pertanto il movimento alternative del pistone tuffante è accompagnato da variazioni di volume periodiche della camera esterna, che, accompagnate ad un controllo opportuno delle valvole dei condotti di aspirazione e di mandata del liquido abrasivo, creano nella camera esterna un effetto pompante.
  Si nota che l’organo rigido in movimento, in questo caso il pistone tuffante, non è mai in contatto col liquido abrasivo.
  La costanza del volume del liquido non aggressivo nella camera interna, che è la condizione di corretto funzionamento, nonostante le perdite invitabili attraverso l’anello di tenuta, è garantita dal liquido contenuto nel serbatoio: infatti, ad ogni ciclo, la camera interna è messa in comunicazione col serbatoio mediante una leggera riduzione del diametro del pistone tuffante, quando quest’ultimo è al punto morto superiore e questo permette di compensare le eventuali perdite che si sono verificate attraverso l’anello di tenuta in fase di compressione.
  
  Vantaggi:
  1) Assenza di usura nella parti immerse nel fluido aggressivo per mancanza di contatto e quindi di sfregamento tra le stesse;
  2) Usura molto limitata dell’elemento pompante a causa della bassa velocità relativa tra fluido e sacca;
  resistenza molto elevata della sacca flessibile pompante, essendo quest’ultima sempre in equilibrio di pressione;
  3) Tenute dinamiche di tipo convenzionale in quanto lambite da un fluido non aggressivo;
  4) Facilità di manutenzione e di sostituzione delle parti usurate con conseguente riduzione dei tempi di fermata;
  5) Assenza di trafilamento del fluido da pompare dalla mandata verso l’aspirazione;
  6) Possibilità di realizzare sia pompe per grandi portate e basse prevalenze per travasi o spostamenti di grandi masse, sia pompe con alta prevalenza, come, ad esempio, è richiesto per la spinta delle miscele acqua-carbone nei bruciatori.
• Segnatura: BRA.000059Griglia di supporto del nocciolo di un reattore nucleare e procedimento di fabbricazione della stessa (DE)
  Fascicolo
  Titolo originale: "Gitterost fur den kern eines [...]"
  
  Corrispondenza tra Ansaldo (rag. Merciari, ing. Santangelo) e Ufficio Professionale Proprietà Intellettuale Vettor Galletti.
  
  Specifiche del brevetto
  Titolare: Ansaldo Spa
  Inventore: Giulio Cai
  Riassunto: L’invenzione si riferisce alla griglia di supporto del nocciolo di un reattore nucleare del tipo che prevede due piastre tubiere, per una serie di cannotti paralleli ed una virola cilindrica dotata di condotti di alimentazione e scarico del fluido scambiatore di calore.
  Secondo l’invenzione, il collegamento di forza tra gli orli di dette piastre tubiere e la virola citata è costituito da un giunto saldato a forte spessore.
  L’estremità di ciascuno di detti canotti sporge superiormente dalla faccia superiore della piastra tubiera superiore e, rispettivamente, inferiormente dalla faccia inferiore; secondo l’invenzione, le due estremità di ciascuno di detti canotti sono saldate alle facce esterne delle piastre tubiere da cui sporgono.
  
  Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione e problema da risolvere: Nella fabbricazione di grossi componenti nucleari è di particolare interesse l’impiego di tecnologie di saldatura che tendano a ridurre al minimo o ad eliminare completamente il materiale d’apporto, al fine di diminuire le tensioni residue di saldatura e, quindi, di ottenere una stabilità dimensionale maggiore; tra detti componenti è particolarmente significativa la griglia di supporto del nocciolo, che ha la funzione di convogliare il sodio in pressione all’interno degli assemblaggi di combustibile costituenti il CORE e, quindi, di mantenere detti assemblaggi in una posizione verticale particolarmente precisa.
  
  Tecnica nota e limiti della tecnica nota: Secondo la tecnica nota, i grossi componenti nucleari sono costruiti essenzialmente per assemblaggio meccanico e per saldatura.
  L’impossibilità di accedere a questo tipo di componenti durante i trent’anni di vita della centrale, per le elevate caratteristiche di resistenza meccanica, precisione e stabilità geometrica e per le geometrie particolarmente complesse nonché per l’elevato spessore della virola, necessario per il fissaggio dei bulloni e la bulloneria particolarmente fitta e pesante, è necessario un lavoro di calcolo e di fabbricazione notevole; questo ha come conseguenza un costo complessivo molto elevato.
  Per i motivi evidenziati sopra, successivamente, è stato evidenziato come una griglia realizzata interamente per saldatura abbia dei vantaggi tecnico - economici notevoli; tuttavia, la tecnologia saldata può dare dei problemi, dovuti alla stabilità dimensionale del componente alle alte temperature ed agli shock termici, previsti nell’esercizio dell’impianto, in relazione al problema del rilassamento delle tensioni residue di saldatura.
  
  Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: La presente invenzione riguarda un’applicazione speciale di saldatura in grado di ridurre al minimo i rischi suddetti.
  
  Esposizione dell’idea inventiva: Griglia di supporto del nocciolo di un reattore nucleare del tipo che prevede due piastre tubiere per una serie di cannotti paralleli ed una virola cilindrica dotata di condotti di alimentazione e scarico del fluido scambiatore di calore.
  Il collegamento di forza tra gli orli di dette piastre tubiere e la virola sopraccitata è costituito da un giunto saldato di testa a forte spessore del tipo “a gradino”, atto ad una saldatura mediante raggio laser.
  Il giunto di testa a forte spessore seve a collegare due piastre tubiere della griglia di supporto alla virola, che ne costituisce la superficie laterale e, per la realizzazione di detto giunto, sono proposti i due procedimenti alternativi seguenti:
  • il giunto a cianfrino stretto (o “narrow gap”) con materiale d’apporto depositato in arco sommerso;
  • la saldatura con laser di potenza.
  L’estremità di ciascuno di detti canotti sporge superiormente dalla faccia superiore della piastra tubiera superiore ed inferiormente dalla faccia inferiore della piastra tubiera superiore; le estremità di ciascuno di detti canotti attraversano le piastre tubiere mediante fori corrispondenti di uguale diametro nominale e sono saldate alla faccia esterna delle piastre tubiere da cui sporgono. Il giunto tra ciascuno dei canotti e le piastre tubiere ha fondamentalmente una funzione di tenuta e, per la sua realizzazione, sono proposti i due procedimenti di saldatura seguenti (entrambi senza apporto di materiale):
  • fascio elettronico;
  • saldatura con laser di potenza.
  
  Descrizione di almeno un esempio di realizzazione: Saldatura con raggio laser dei cannotti alle piastre tubiere.
  L'esempio riguarda un sistema ottico atto a realizzare contemporaneamente due saldature anulari per il collegamento a tenuta delle estremità del cannotto alle piastre tubiere; gli specchi impiegati sono cinque, opportunamente sostenuti da un’unica attrezzatura non illustrata in dettaglio e che è girevole attorno all’asse del cannotto da saldare mentre la griglia di supporto rimane invece ferma.
  in questo esempio è utilizzata un’attrezzatura semplificata, sempre girevole attorno alla griglia di supporto, che rimane ferma e che serve alla realizzazione della saldatura inferiore del cannotto; in questo caso, gli specchi impegnati sono solo due e ricevono il raggio laser da un generatore disposto al di sopra della griglia di supporto e che invia detto raggio verticalmente, verso il basso, coassialmente al cannotto.
  E' possibile utilizzare un’altra attrezzatura semplificata, girevole rispetto alla griglia ferma, che riceve il raggio laser diretto verticalmente verso il basso e lo dirige a sua volta sulla saldatura; in questo caso, gli specchi impiegati sono tre e l’attrezzatura è montata sull’asse del cannotto.
  
  Vantaggi:
  Realizzazione del componente strutturale per saldatura, utilizzando applicazioni speciali di saldatura in grado di ridurre al minimo i rischi riguardanti la stabilità dimensionale del componente nel campo dell’alta temperatura e gli shock termici previsti nell’esercizio dell’impianto.
• Segnatura: BRA.000060Griglia di supporto del nocciolo di un reattore nucleare e procedimento di fabbricazione della stessa (FR)
  Fascicolo
  Titolo originale: "Sommier pour un coeu de reacteur nucleaire et son procede de fabrication"
  
  Corrispondenza tra Ansaldo (ing. Bozzoni, rag. Merciari, ing. Moschella, avv. Salvadè) e Ufficio professionale Proprietà intellettuale Vettor Galletti, studio di consulenza Jacobacci, Casetta & Perani
  
  Specifiche del brevetto
  Titolare: Ansaldo Spa
  Inventore: Giulio Cai
  Riassunto: L’invenzione si riferisce alla griglia di supporto del nocciolo di un reattore nucleare del tipo che prevede due piastre tubiere, per una serie di cannotti paralleli ed una virola cilindrica dotata di condotti di alimentazione e scarico del fluido scambiatore di calore.
  Secondo l’invenzione, il collegamento di forza tra gli orli di dette piastre tubiere e la virola citata è costituito da un giunto saldato a forte spessore.
  L’estremità di ciascuno di detti canotti sporge superiormente dalla faccia superiore della piastra tubiera superiore e, rispettivamente, inferiormente dalla faccia inferiore; secondo l’invenzione, le due estremità di ciascuno di detti canotti sono saldate alle facce esterne delle piastre tubiere da cui sporgono.
  
  Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione e problema da risolvere: Nella fabbricazione di grossi componenti nucleari è di particolare interesse l’impiego di tecnologie di saldatura che tendano a ridurre al minimo o ad eliminare completamente il materiale d’apporto, al fine di diminuire le tensioni residue di saldatura e, quindi, di ottenere una stabilità dimensionale maggiore; tra detti componenti è particolarmente significativa la griglia di supporto del nocciolo, che ha la funzione di convogliare il sodio in pressione all’interno degli assemblaggi di combustibile costituenti il CORE e, quindi, di mantenere detti assemblaggi in una posizione verticale particolarmente precisa.
  
  Tecnica nota e limiti della tecnica nota: Secondo la tecnica nota, i grossi componenti nucleari sono costruiti essenzialmente per assemblaggio meccanico e per saldatura.
  L’impossibilità di accedere a questo tipo di componenti durante i trent’anni di vita della centrale, per le elevate caratteristiche di resistenza meccanica, precisione e stabilità geometrica e per le geometrie particolarmente complesse nonché per l’elevato spessore della virola, necessario per il fissaggio dei bulloni e la bulloneria particolarmente fitta e pesante, è necessario un lavoro di calcolo e di fabbricazione notevole; questo ha come conseguenza un costo complessivo molto elevato.
  Per i motivi evidenziati sopra, successivamente, è stato evidenziato come una griglia realizzata interamente per saldatura abbia dei vantaggi tecnico - economici notevoli; tuttavia, la tecnologia saldata può dare dei problemi, dovuti alla stabilità dimensionale del componente alle alte temperature ed agli shock termici, previsti nell’esercizio dell’impianto, in relazione al problema del rilassamento delle tensioni residue di saldatura.
  
  Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: La presente invenzione riguarda un’applicazione speciale di saldatura in grado di ridurre al minimo i rischi suddetti.
  
  Esposizione dell’idea inventiva: Griglia di supporto del nocciolo di un reattore nucleare del tipo che prevede due piastre tubiere per una serie di cannotti paralleli ed una virola cilindrica dotata di condotti di alimentazione e scarico del fluido scambiatore di calore.
  Il collegamento di forza tra gli orli di dette piastre tubiere e la virola sopraccitata è costituito da un giunto saldato di testa a forte spessore del tipo “a gradino”, atto ad una saldatura mediante raggio laser.
  Il giunto di testa a forte spessore seve a collegare due piastre tubiere della griglia di supporto alla virola, che ne costituisce la superficie laterale e, per la realizzazione di detto giunto, sono proposti i due procedimenti alternativi seguenti:
  • il giunto a cianfrino stretto (o “narrow gap”) con materiale d’apporto depositato in arco sommerso;
  • la saldatura con laser di potenza.
  L’estremità di ciascuno di detti canotti sporge superiormente dalla faccia superiore della piastra tubiera superiore ed inferiormente dalla faccia inferiore della piastra tubiera superiore; le estremità di ciascuno di detti canotti attraversano le piastre tubiere mediante fori corrispondenti di uguale diametro nominale e sono saldate alla faccia esterna delle piastre tubiere da cui sporgono. Il giunto tra ciascuno dei canotti e le piastre tubiere ha fondamentalmente una funzione di tenuta e, per la sua realizzazione, sono proposti i due procedimenti di saldatura seguenti (entrambi senza apporto di materiale):
  • fascio elettronico;
  • saldatura con laser di potenza.
  
  Descrizione di almeno un esempio di realizzazione: Saldatura con raggio laser dei cannotti alle piastre tubiere.
  L'esempio riguarda un sistema ottico atto a realizzare contemporaneamente due saldature anulari per il collegamento a tenuta delle estremità del cannotto alle piastre tubiere; gli specchi impiegati sono cinque, opportunamente sostenuti da un’unica attrezzatura non illustrata in dettaglio e che è girevole attorno all’asse del cannotto da saldare mentre la griglia di supporto rimane invece ferma.
  in questo esempio è utilizzata un’attrezzatura semplificata, sempre girevole attorno alla griglia di supporto, che rimane ferma e che serve alla realizzazione della saldatura inferiore del cannotto; in questo caso, gli specchi impegnati sono solo due e ricevono il raggio laser da un generatore disposto al di sopra della griglia di supporto e che invia detto raggio verticalmente, verso il basso, coassialmente al cannotto.
  E' possibile utilizzare un’altra attrezzatura semplificata, girevole rispetto alla griglia ferma, che riceve il raggio laser diretto verticalmente verso il basso e lo dirige a sua volta sulla saldatura; in questo caso, gli specchi impiegati sono tre e l’attrezzatura è montata sull’asse del cannotto.
  
  Vantaggi:
  Realizzazione del componente strutturale per saldatura, utilizzando applicazioni speciali di saldatura in grado di ridurre al minimo i rischi riguardanti la stabilità dimensionale del componente nel campo dell’alta temperatura e gli shock termici previsti nell’esercizio dell’impianto.
• Segnatura: BRA.000061Griglia di supporto del nocciolo di un reattore nucleare e procedimento di fabbricazione della stessa (GB)
  Fascicolo
  Corrispondenza tra Ansaldo (ing. Bozzoni, ing. Olivieri, avv. Salvadè) e Ufficio Professionale Proprietà Intellettuale Vettor Galletti, studio di consulenza Jacobacci, Casetta & Perani.
  
  Specifiche del brevetto
  Titolare: Ansaldo Spa
  Inventore: Giulio Cai
  Riassunto: L’invenzione si riferisce alla griglia di supporto del nocciolo di un reattore nucleare del tipo che prevede due piastre tubiere, per una serie di cannotti paralleli ed una virola cilindrica dotata di condotti di alimentazione e scarico del fluido scambiatore di calore.
  Secondo l’invenzione, il collegamento di forza tra gli orli di dette piastre tubiere e la virola citata è costituito da un giunto saldato a forte spessore.
  L’estremità di ciascuno di detti canotti sporge superiormente dalla faccia superiore della piastra tubiera superiore e, rispettivamente, inferiormente dalla faccia inferiore; secondo l’invenzione, le due estremità di ciascuno di detti canotti sono saldate alle facce esterne delle piastre tubiere da cui sporgono.
  
  Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione e problema da risolvere: Nella fabbricazione di grossi componenti nucleari è di particolare interesse l’impiego di tecnologie di saldatura che tendano a ridurre al minimo o ad eliminare completamente il materiale d’apporto, al fine di diminuire le tensioni residue di saldatura e, quindi, di ottenere una stabilità dimensionale maggiore; tra detti componenti è particolarmente significativa la griglia di supporto del nocciolo, che ha la funzione di convogliare il sodio in pressione all’interno degli assemblaggi di combustibile costituenti il CORE e, quindi, di mantenere detti assemblaggi in una posizione verticale particolarmente precisa.
  
  Tecnica nota e limiti della tecnica nota: Secondo la tecnica nota, i grossi componenti nucleari sono costruiti essenzialmente per assemblaggio meccanico e per saldatura.
  L’impossibilità di accedere a questo tipo di componenti durante i trent’anni di vita della centrale, per le elevate caratteristiche di resistenza meccanica, precisione e stabilità geometrica e per le geometrie particolarmente complesse nonché per l’elevato spessore della virola, necessario per il fissaggio dei bulloni e la bulloneria particolarmente fitta e pesante, è necessario un lavoro di calcolo e di fabbricazione notevole; questo ha come conseguenza un costo complessivo molto elevato.
  Per i motivi evidenziati sopra, successivamente, è stato evidenziato come una griglia realizzata interamente per saldatura abbia dei vantaggi tecnico - economici notevoli; tuttavia, la tecnologia saldata può dare dei problemi, dovuti alla stabilità dimensionale del componente alle alte temperature ed agli shock termici, previsti nell’esercizio dell’impianto, in relazione al problema del rilassamento delle tensioni residue di saldatura.
  
  Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: La presente invenzione riguarda un’applicazione speciale di saldatura in grado di ridurre al minimo i rischi suddetti.
  
  Esposizione dell’idea inventiva: Griglia di supporto del nocciolo di un reattore nucleare del tipo che prevede due piastre tubiere per una serie di cannotti paralleli ed una virola cilindrica dotata di condotti di alimentazione e scarico del fluido scambiatore di calore.
  Il collegamento di forza tra gli orli di dette piastre tubiere e la virola sopraccitata è costituito da un giunto saldato di testa a forte spessore del tipo “a gradino”, atto ad una saldatura mediante raggio laser.
  Il giunto di testa a forte spessore seve a collegare due piastre tubiere della griglia di supporto alla virola, che ne costituisce la superficie laterale e, per la realizzazione di detto giunto, sono proposti i due procedimenti alternativi seguenti:
  • il giunto a cianfrino stretto (o “narrow gap”) con materiale d’apporto depositato in arco sommerso;
  • la saldatura con laser di potenza.
  L’estremità di ciascuno di detti canotti sporge superiormente dalla faccia superiore della piastra tubiera superiore ed inferiormente dalla faccia inferiore della piastra tubiera superiore; le estremità di ciascuno di detti canotti attraversano le piastre tubiere mediante fori corrispondenti di uguale diametro nominale e sono saldate alla faccia esterna delle piastre tubiere da cui sporgono. Il giunto tra ciascuno dei canotti e le piastre tubiere ha fondamentalmente una funzione di tenuta e, per la sua realizzazione, sono proposti i due procedimenti di saldatura seguenti (entrambi senza apporto di materiale):
  • fascio elettronico;
  • saldatura con laser di potenza.
  
  Descrizione di almeno un esempio di realizzazione: Saldatura con raggio laser dei cannotti alle piastre tubiere.
  L'esempio riguarda un sistema ottico atto a realizzare contemporaneamente due saldature anulari per il collegamento a tenuta delle estremità del cannotto alle piastre tubiere; gli specchi impiegati sono cinque, opportunamente sostenuti da un’unica attrezzatura non illustrata in dettaglio e che è girevole attorno all’asse del cannotto da saldare mentre la griglia di supporto rimane invece ferma.
  in questo esempio è utilizzata un’attrezzatura semplificata, sempre girevole attorno alla griglia di supporto, che rimane ferma e che serve alla realizzazione della saldatura inferiore del cannotto; in questo caso, gli specchi impegnati sono solo due e ricevono il raggio laser da un generatore disposto al di sopra della griglia di supporto e che invia detto raggio verticalmente, verso il basso, coassialmente al cannotto.
  E' possibile utilizzare un’altra attrezzatura semplificata, girevole rispetto alla griglia ferma, che riceve il raggio laser diretto verticalmente verso il basso e lo dirige a sua volta sulla saldatura; in questo caso, gli specchi impiegati sono tre e l’attrezzatura è montata sull’asse del cannotto.
  
  Vantaggi:
  Realizzazione del componente strutturale per saldatura, utilizzando applicazioni speciali di saldatura in grado di ridurre al minimo i rischi riguardanti la stabilità dimensionale del componente nel campo dell’alta temperatura e gli shock termici previsti nell’esercizio dell’impianto.
• Segnatura: BRA.000062Impianto per la prevenzione del riempimento di un generatore di vapore (HR)
  Fascicolo
  Corrispondenza tra Ansaldo (ing. Cinotti, ing. Adinolfi, dott. Belatrami, ing. Chiantore, sig.ra Repetto, avv. Salvadè) e studio di consulenza Jacobacci, Casetta & Perani.
  
  Specifiche del brevetto
  Titolare: Ansaldo Spa
  Inventori: Roberto Adinolfi, Bruno Chiantore
  Riassunto: L’invenzione si riferisce ad un impianto per la prevenzione del riempimento di un generatore di vapore, attraversato dal fascio tubiero del fluido primario, che prevede una zona inferiore contenente la fase liquida del fluido secondario ed una zona superiore contenente la fase vapore dello stesso fluido secondario.
  Detto generatore di vapore, oltre ai condotti di adduzione e scarico del fluido primario e secondario, prevede un condotto di deflusso per la fase liquida, raccordato in parallelo ad un pressurizzatore e ad un serbatoio di sfioro.
  
  Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione: L’invenzione è applicabile ad impianti nucleari a ciclo indiretto per la produzione di energia elettrica e, più in particolare, ai sistemi finalizzati a prevenire il rilascio di radioattività dovuto a situazioni incidentali, provocate da rotture di tubi del generatore di vapore, all’esterno del contenitore.
  
  Problema da risolvere: Nelle centrali di potenza a ciclo indiretto si distinguono i due seguenti circuiti principali di trasferimento del calore:
  ⦁ un circuito primario, dove il fluido scambiatore primario asporta il calore derivante dalla reazione nucleare al combustibile nucleare e lo cede al fluido secondario per produrre energia;
  ⦁ un circuito secondario, in cui circola il fluido secondario sopraccitato, dove il vapore prodotto è utilizzato per alimentare una turbina, collegata ad un alternatore, che genera energia elettrica.
  A seguito della rottura di uno o più tubi del generatore di vapore, poiché la pressione del circuito primario è inizialmente più grande di quella del lato secondario del generatore di vapore, il refrigerante primario fluisce dai tubi rotti verso il circuito secondario; come conseguenza di detta perdita di refrigerante, il livello del pressurizzatore va diminuendo con un tasso che dipende dal diametro della rottura e dal numero di tubi rotti.
  La pressione del circuito primario diminuisce in seguito all’espansione del vapore contenuto nel pressurizzatore.
  Se la perdita supera le capacità di reintegro del sistema di controllo del pressurizzatore, la massa di refrigerante primario continua a diminuire fino a giungere ad un segnale di spegnimento del reattore.
  Sul lato secondario, l’adduzione di fluido primario radioattivo aumenta l’attività del refrigerante secondario, determinando indicazioni di alta attività, significativa dell’incidente in corso e, contemporaneamente, la portata d’acqua alimento al generatore rotto si riduce automaticamente per compensare l’aumento di livello dovuto alla portata entrante attraverso la rottura; conseguentemente, si verifica uno sbilanciamento tra la portata vapore e quella alimento; questo consente di stabilire il generatore in cui è avvenuta la rottura.
  La diminuzione della pressione del circuito primario porta all’intervento del sistema d’iniezione d’emergenza nonché all’isolamento della linea di acqua alimento principale ai generatori di vapore e l’adduzione di acqua d’alimento d’emergenza al generatore di vapore.
  L’adduzione di acqua alimento d’emergenza al generatore di vapore e l’iniezione d’emergenza al lato primario permettono di assorbire il calore di decadimento del reattore; inoltre, l’iniezione d’acqua nel circuito primario comporta l’aumento del livello del pressurizzatore e, conseguentemente, l’aumento di pressione.
  
  Tecnica nota: L’operatore fronteggia l’incidente, in primo luogo, isolando il generatore rotto.
  Dopo l’isolamento, il circuito primario è raffreddato ad una temperatura minore di quella di saturazione corrispondente alla pressione del generatore rotto, depressurizzando progressivamente i generatori intatti; a questo punto, la portata d’acqua di raffreddamento d’emergenza del circuito primario può essere interrotta, abbassando così la pressione del circuito primario ed interrompendo la perdita attraverso il tubo rotto.
  La temperatura del circuito primario, il livello del pressurizzatore e quello del generatore di vapore rotto tendono a stabilizzarsi ed il rilascio incontrollato di effluenti radioattivi cessa di conseguenza.
  
  Limiti della tecnica nota: Le operazioni che deve svolgere l’operatore a seguito dell’incidente di rottura di un tubo del generatore di vapore, per terminare il rilascio di radioattività nell’ambiente, sono complesse perché richiedono quanto segue:
  ⦁ la diagnosi della natura dell’incidente;
  ⦁ l’individuazione del generatore di vapore affetto dalla rottura ed il suo isolamento;
  ⦁ il raffreddamento e la depressurizzazione del sistema primario fino ad equalizzare le pressioni, al fine di consentire l’interruzione della perdita attraverso la rottura.
  Data la complessità delle operazioni suddette, non è possibile escludere il rischio che l’operatore non riesca ad evitare il riempimento del generatore nel quale si è creato il guasto, con conseguente scarico di liquido dalle valvole di sicurezza e/o nelle valvole di sfioro del generatore di vapore con rischio di apertura delle valvole stesse in quanto non qualificate allo scarico in fase liquida.
  
  Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: L’invenzione consente all’operatore una capacità di diagnosi e di controllo dell’incidente che si produrrebbe in seguito alla rottura di uno o più tubi del generatore di vapore e, a tal fine, prevede quanto segue:
  ⦁ l’introduzione di una misura di livello ridondante nel generatore di vapore, che copre il campo tra il livello normale di funzionamento e la sommità del generatore di vapore, per consentire la diagnosi da più di un generatore di vapore e la supervisione dell’andamento dell’incidente;
  ⦁ l’introduzione di un sistema di protezione contro il completo riempimento del generatore di vapore, al fine di prevenire l’allagamento del generatore stesso e delle linee vapore, causato da rotture singole o anche multiple di tubi del generatore di vapore.
  
  Esposizione dell’idea inventiva:
  Forma oggetto della presente invenzione un impianto per la prevenzione del riempimento di un generatore di vapore comprendente quanto segue:
  ⦁ un fascio tubiero, nel quale circola un fluido primario costituito da acqua pressurizzata;
  ⦁ una zona inferiore, nella quale è contenuta la fase liquida del fluido secondario, che è costituito da acqua e da vapore d’acqua;
  ⦁ mezzi da adduzione e scarico del fluido primario e del fluido secondario.
  La zona superiore dello scambiatore di calore è dotata di mezzi sensori del livello della fase liquida e di un condotto di deflusso della fase liquida eventualmente in eccesso ad un serbatoio sfioro, connesso in parallelo ad un pressurizzatore.
  Il condotto di deflusso della fase liquida in eccesso presenta le seguenti caratteristiche:
  ⦁ è dotato di mezzi di interconnessione comandabili eventualmente attraverso i mezzi sensori del livello della fase liquida all’interno del generatore di vapore;
  ⦁ prevede almeno due diramazioni in parallelo, ciascuna dotata di mezzi di intercettazione indipendenti, a monte delle quali è prevista una valvola di intercettazione ausiliaria.
  
  Descrizione di almeno un esempio di realizzazione: Secondo uno schema semplificato dell’invenzione, per ogni generatore, è prevista una linea A, che è connessa con il lato secondario del generatore di vapore ed è finalizzata a prevenire il completo riempimento del generatore di vapore in seguito alla rottura di un tubo; detta linea consente infatti di scaricare dal lato secondario del serbatoio rotto al serbatoio di sfioro del pressurizzatore mediante una tubazione di scarico delle valvole di sicurezza del pressurizzatore.
  Due valvole di controllo sono installate in parallelo in ogni linea e una valvola d’isolamento è prevista a monte del parallelo di detta valvola di controllo per consentire la manutenzione della linea A in caso di apertura accidentale delle due valvole di controllo suddette.
  
  Vantaggi:
  1) Prevenire il rilascio di liquido radioattivo nell’ambiente esterno, confinando detto liquido all’interno del contenitore primario;
  2) Limitare il rilascio della radioattività trasportata dalla fase vapore durante la fase di recupero dell’incidente;
  3) Mantenere la disponibilità di una quantità adeguata di acqua borata, per consentire, tramite il sistema d’iniezione di emergenza, il raffreddamento del nocciolo e la sua sotto-criticità a tempo indefinito, confinando il liquido scaricato nella sentina del contenitore primario;
  4) Mettere l’operatore in grado di identificare in tempi brevi l’incidente ed il generatore rotto e di mantenere sotto controllo il livello d’acqua del generatore durante l’evolversi del transitorio;
  5) Controllare eventuali perdite di fluido secondario durante il normale funzionamento dell’impianto, collegando la tubazione di scarico ad un serbatoio chiuso;
  6) Rimanere operante anche in fase di scarico simultaneo da più di un generatore di vapore;
  7) Garantire la funzionalità del condotto di deflusso sia in chiusura, sia in apertura, a fronte di qualsiasi guasto singolo di componente meccanico o elettrico;
  8) Mantenere il livello dell’acqua nel lato secondario del generatore di vapore in una banda tale da minimizzare l’ingresso di vapore nella linea di scarico del sistema di prevenzione del riempimento;
  9) Stabilizzare la temperatura del circuito primario, il livello del pressurizzatore e quello del generatore di vapore e, quindi, cessare il rilascio incontrollato di effluenti radioattivi.
• Segnatura: BRA.000063Generatore di vapore modulare a tubi diritti (NL)
  Fascicolo
  Corrispondenza tra Ansaldo (avv. Salvadè), Ansaldo Divisione NIRA (dott. Basile, dott. Paladino) e Ufficio Professionale Proprietà Intellettuale Vettor Galletti.
  
  Specifiche del brevetto
  Titolare: NIRA Spa
  Inventori: Silvio Valentini, Andrea Torresi
  Riassunto: L’invenzione si riferisce a un generatore di vapore modulare a tubi dritti alimentato da un fluido primario costituito da sodio per il riscaldamento, l’evaporazione e il surriscaldamento di un fluido secondario costituito da acqua.
  L’invenzione prevede un serbatoio distributore del sodio liquido e, al di sotto di questo, un serbatoio ricevitore del sodio che ha già ceduto il suo calore all’acqua da riscaldare, evaporare e surriscaldare; attorno a detti serbatoi, sovrapposti, sono disposti, distribuiti circolarmente in modo regolare, almeno due moduli di generatore di vapore, costituiti da un fascio tubiero verticale e da due collettori, uno superiore e uno inferiore, collegati rispettivamente con il citato serbatoio distributore del sodio in alto e, in basso, col citato serbatoio ricevitore del sodo attraverso opportuni bocchelli di raccolta.
  
  Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione: Il generatore di vapore modulare a tubi diritti oggetto dell’invenzione è applicabile ai reattori veloci.
  
  Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: Nei generatori di vapore a modulo unico, oggetto della tecnica nota, l’eventuale avaria di un elemento qualsiasi dell’impianto ne comporta necessariamente l’arresto.
  
  Esposizione dell’idea inventiva: Oggetto della presente invenzione è un generatore di vapore modulare, a tubi diritti, alimentato da un fluido primario costituito da sodio per il riscaldamento, l’evaporazione e il surriscaldamento di un fluido secondario costituito da acqua.
  Il generatore di vapore sopraccitato prevede due serbatoi sovrapposti; un serbatoio distributore del sodio liquido (serbatoio di alimentazione) e, al di sotto di questo, un serbatoio ricevitore del sodio liquido (serbatoio di raccolta).
  Attorno ai due serbatoi suddetti sono disposti, distribuiti circolarmente in modo regolare, almeno due moduli di generatore di vapore, costituiti da un fascio tubiero verticale e da due collettori, uno superiore e uno inferiore, collegati, tramite bocchelli di raccordo opportuni, in alto, con il citato distributore del sodio e, in basso, con il serbatoio ricevitore del sodio menzionato sopra.
  Ogni modulo è costituito da due collettori, tra i quali si estende il fascio tubiero; all’esterno di quest’ultimo si trova un mantello con due rigonfiamenti laterali in alto ed in basso, in corrispondenza di due camere anulari, una per l’afflusso e l’altra per il deflusso del sodio.
  In corrispondenza dei fasci tubieri sopraccitati il fascio tubiero è circondato da una virola cilindrica, dotata di una finestra per il passaggio del sodio.
  Ciascun modulo, che costituisce un generatore di vapore indipendente, è appeso mediante tiranti, ancorati in modo articolato in corrispondenza delle loro estremità inferiori; le estremità superiori dei vari moduli, invece, sono soltanto guidate in modo da consentire al fascio tubiero e al mantello una dilatazione libera.
  Il serbatoio del sodio inferiore è appeso a supporti fissi, mentre, quello superiore è sostenuto tramite molle a carico costante, in modo da non ostacolare gli spostamenti verticali degli apparecchi costituenti ciascuno un generatore di vapore indipendente.
  
  Descrizione di almeno un esempio di realizzazione: Secondo una forma di realizzazione, ciascun modulo generatore di vapore è costituito da due insiemi “piastra - calotta”, uno inferiore e l’altro superiore, uguali tra loro, che funzionano da collettori per il fluido primario costituito dal sodio.
  Alle due piastre contrapposte è saldato il fascio tubiero, all’esterno del quale è posto un mantello con due rigonfiamenti, all’interno dei quali sono predisposte due camere anulari per l’afflusso e il deflusso del sodio liquido.
  Dette camere anulari sono definite internamente da due virole, che circondano il fascio tubiero e hanno sostanzialmente lo stesso diametro della parte intermedia del mantello.
  Il mantello è saldato alle due estremità alle due piastre tubiere.
  Il collettore superiore è dotato di un bocchello per il passaggio del vapore d’acqua alle turbine dell’impianto; analogamente, il collettore inferiore è dotato di un bocchello per l’adduzione dell’acqua fredda pressurizzata al modulo generatore di vapore.
  Le virole sono dotate di finestre, che consentono la comunicazione tra le camere anulari e lo spazio definito dalle virole, nel quale è contenuto il fascio tubiero.
  Ciascun rigonfiamento del mantello, inoltre, è dotato di un bocchello; un bocchello è connesso alla camera di alimentazione del sodio caldo, l’altro alla camera di raccolta del sodio, che ha attraversato il modulo generatore di vapore.
  I serbatoi sono comuni a tutti i moduli di ciascun grappolo.
  L’acqua sottoraffreddata entra nella calotta inferiore, attraversa il bocchello inferiore e, di qui, la piastra tubiera inferiore, penetra nei tubi del fascio tubiero, percorrendo quest’ultimo dal basso verso l’alto, seguendo le fasi di preriscaldamento, ebollizione e surriscaldamento.
  Il vapore surriscaldato giunge, quindi, nella calotta superiore e, di qui, è inviato nelle tubazioni di mandata della turbina.
  Il sodio caldo, proveniente dagli scambiatori da calore intermedi, è dapprima alimentato alla camera di distribuzione, che è comune a tutti i moduli di ciascun grappolo.
  Dalla camera di distribuzione, attraverso il bocchello superiore, il sodio caldo entra nella parte alta del mantello.
  Una finestra consente al sodio caldo, che ha percorso l’intercapedine anulare, di entrare nel fascio tubiero.
  Il sodio percorre interamente, dall’alto verso il basso, nello spazio esterno ai relativi tubi, il fascio tubiero, cedendo progressivamente il suo calore all’acqua che percorre detti tubi dal basso verso l’alto.
  Il sodio fuoriesce dal fascio tubiero grazie ad una finestra, predisposta nella virola inferiore, percorre la camera anulare inferiore e, attraverso il bocchello inferiore, raggiunge la camera di raccolta comune a un insieme di moduli generatori di vapore.
  L’adozione di generatori di vapore costituiti da elementi standard, del tipo di quelli descritti sopra, consente di ottenere la potenza necessaria, raggruppando vari elementi in parallelo.
  
  Vantaggi
  1) Funzionamento dell’impianto anche in caso di avaria di uno dei suoi componenti: infatti, secondo l’invenzione, l’avaria di un componente dell’impianto comporta la parzializzazione, cioè l’esclusione del solo modulo danneggiato, per cui l’impianto, per quanto a potenza ridotta, può continuare a funzionare.
  2) La realizzazione del generatore di vapore in moduli standard consente di realizzare qualsiasi potenza installata, utilizzando ogni volta il numero di moduli necessario, con un’economia evidente nella progettazione di impianti di potenza anche molto diversi, soprattutto nelle fasi costruttive dei moduli, che rimangono uguali per qualsiasi potenza globale dell’impianto.
  3) Sostituzione del modulo in cui si è riscontrata l’avaria in tempi brevi, essendo possibile utilizzare un modulo di riserva predisposto nelle officine di fabbricazione.
  4) Riparazione del modulo in avaria nelle officine di costruzione invece che nel luogo di installazione dell’impianto, con risparmi evidenti; questo consente un lavoro di riparazione più affidabile di quello fattibile in sito e un’abbreviazione dei tempi di fermata dell’impianto con conseguente miglioramento del fattore di utilizzazione della centrale.
  5) Realizzazione relativamente poco onerosa dal punto di vista tecnologico.
  6) Notevole compattezza; per questo motivo è possibile occupare con un grappolo di moduli uno spazio comparabile con quello occupato da un generatore di vapore monomodulare.
  7) La presenza di serbatoi di distribuzione e di raccolta di un certo volume libero di sodio comporta che, nel caso di reazione sodio-acqua in uno dei moduli, l’onda di pressione che si sviluppa sia attutita, riducendo così i suoi effetti sulla linea sodio.
• Segnatura: BRA.000064Blocco reattore di un reattore veloce per evacuazione in circolazione naturale della potenza residua del nocciolo (US)
  Fascicolo
  Corrispondenza tra Ansaldo (avv. Salvadè, ing. Cinotti, rag. Merciari, ing. Avanzini, dott. Paladino) e Ufficio Professionale Proprietà Intellettuale Vettor Galletti.
  
  Specifiche del brevetto
  Titolare: Ansaldo Spa
  Inventore: Luciano Cinotti
  Riassunto: L’invenzione si riferisce ad una soluzione di blocco reattore di un reattore veloce con scambiatori sodio-sodio dei circuiti di evacuazione della potenza residua.
  Lo scambiatore di calore oggetto dell’invenzione è immerso nel collettore freddo ed è separato dal collettore caldo da una o più virole verticali.
  Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, tra collettore caldo e collettore freddo sono previste due virole, di cui, la più esterna dotata di fori calibrati, che consentono la circolazione del sodio tra le due virole, in modo da raffreddarlo e, quindi, da alimentare in circolazione naturale gli elementi di combustibile installati in stoccaggio alla periferia del nocciolo.
  
  Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione: L’invenzione si riferisce al blocco reattore di reattori veloci, refrigerati a sodio liquido, nei quali sussista la necessità di dissipare, senza transitori termici elevati, la potenza residua in caso di arresto del reattore.
  
  Tecnica nota e limiti della tecnica nota: Secondo l tecnica nota, per dissipare la potenza residua, in caso di arresto del reattore, sono previsti un certo numero di scambiatori sodio-sodio, il cui fascio tubiero è immerso nel collettore caldo, il cui fluido circolante costituisce il fluido primario; il fluido secondario, invece, è raffreddato da una circolazione naturale di aria in un camino opportuno.
  La soluzione impiantistica sopraccitata, in caso di funzionamento in circolazione naturale, crea nel collettore caldo una stratificazione di sodio a temperatura relativamente fredda, che bloccano la circolazione del sodio dal nocciolo collettore caldo, impedendo il regolare instaurarsi delle circolazione del sodio primario; pertanto, è difficile assicurare l’assenza di transitori termici pericolosi.
  
  Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: Scopo della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti suddetti, oggetto della tecnica nota, immergendo il fascio tubiero degli scambiatori, destinati alla dissipazione della potenza residua non nel collettore caldo ma in quello freddo.
  
  Esposizione dell’idea inventiva: Oggetto della presente invenzione è un blocco reattore di un reattore veloce per l’evacuazione, in circolazione naturale, della potenza residua in condizioni di arresto; detto blocco reattore prevede quanto segue:
  • una tanca contenete il sodio primario;
  • un nocciolo di elementi di combustibile;
  • almeno una struttura di separazione idraulica; quest’ultima, insieme al nocciolo sopraccitato, divide il volume del serbatoio nelle parti seguenti:
  • un collettore caldo superiore;
  • un collettore freddo inferiore;
  • scambiatori intermedi, che attraversano la struttura di separazione idraulica menzionata sopra;
  • pompe che alimentano il sodio contenuto nel collettore freddo verso il fondo del nocciolo degli elementi di combustibile.
  Per dissipare la potenza residua, in caso di arresto del reattore, sono previsti degli scambiatori ausiliari sodio-sodio, il cui fluido primario è costituito dal sodio contenuto nelle tanche menzionate sopra ed il cui fluido secondario cede a sua volta calore all’ambiente mediante scambiatori sodio-aria opportuni.
  Gli scambiatori ausiliari hanno le caratteristiche sotto riportate.
  • Sono immersi nel collettore freddo alla quota del collettore caldo, dal quale sono separati da almeno una virola.
  • Attraversano la struttura di separazione idraulica tra collettore caldo e collettore freddo e sono separati dal collettore caldo da almeno una virola.
  
  Descrizione di almeno un esempio di realizzazione
  
  Gli scambiatori ausiliari sodio-sodio dei circuiti di evacuazione della potenza residua, secondo l’invenzione, sono installati nel collettore freddo; tuttavia, detti scambiatori ausiliari sono installati alla quota del collettore caldo; gli scambiatori ausiliari, quindi, sono circondati da virole, che, in questa forma di realizzazione sono due virole cilindriche, collegate inferiormente alle strutture di separazione idraulica tra i collettori caldo e freddo.
  La soluzione sopraccitata non ha controindicazioni quando l’impianto funziona in condizioni normali; in questa caso, il sodio del collettore freddo ha una temperatura di circa 400 ° C mentre quello che si trova nel collettore caldo ha una temperatura di circa 550 ° C.
  Gli scambiatori ausiliari asportano del sodio del collettore freddo una piccola frazione di potenza e la disperdono nell’atmosfera attraverso gli scambiatori sodio-aria; tuttavia, questa perdita di calore ha un effetto positivo in quanto serve ad abbassare la temperatura dello strato di sodio contenuto tra le due virole cilindriche e, quindi, tra le strutture di cui dette virole cilindriche sono l’estensione, che circonda gli scambiatori ausiliari sodio-sodio; in questo modo, si verifica quanto segue.
  • Il sodio contenuto all’interno della virola più interna è mantenuto ad una temperatura abbastanza vicina a 400 ° C, nonostante l’apporto termico per conduzione dovuto al sodio del collettore caldo circostante.
  • I circuiti di evacuazione della potenza residua sono mantenuti, in condizioni normali di funzionamento, in regime di attesa ad una temperatura di circa 400 ° C.
  Lo scambiatore ausiliario sodio-sodio e la scambiatore sodio-aria si trovano l’uno ad una temperatura leggermente superiore all’altro, per cui è favorito l’innesco della circolazione naturale del sodio secondario.
  L’evacuazione della potenza residua a mezzo della circolazione del sodio primario è dovuta alla forza motrice generata negli elementi combustibili.
  Durante la fase di dissipazione della potenza residua a mezzo della circolazione naturale del sodio primario, quest’ultimo passa dal nocciolo al collettore caldo e, da qui, negli scambiatori intermedi attraverso le finestre superiori ed esce nel collettore freddo attraverso le finestre inferiori; quindi, il sodio primario rientra nel nocciolo per ripetere il percorso evidenziato sopra.
  Secondo l’invenzione, il sodio caldo in uscita dalle finestre inferiori degli scambiatori intermedi si stratifica nella parte superiore del collettore freddo (ovviamente, si miscela anche con il sodio freddo presente nel collettore freddo) e, pertanto, penetra all’interno della virola che circonda lo scambiatore ausiliario.
  Il sodio caldo, quindi, penetra, attraverso le finestre superiori dello scambiatore ausiliario e, dopo essere stato raffreddato all’interno di quest’ultimo, sempre in circolazione naturale, esce dalle finestre inferiori dello scambiatore ausiliario ed è richiamato verso il nocciolo.
  
  Vantaggi:
  1) La separazione tra collettore freddo e collettore caldo, realizzata con almeno due virole cilindriche, collegate inferiormente alla struttura di separazione idraulica tra collettore caldo e freddo, consente il raffreddamento, in circolazione naturale, degli elementi di combustibile esauriti, che si trovano in stoccaggio interno attorno al nocciolo; detto raffreddamento si verifica in ogni condizione di raffreddamento del reattore.
  2) Il sodio che scende nell’intercapedine presente tra le due virole cilindriche sopraccitate continua il suo percorso nell’intercapedine esistente tra le due strutture di separazione idraulica dei collettori caldo e freddo; in questo modo, il sodio circola nell’intercapedine presente tra le due strutture di separazione idraulica dei collettori caldo e freddo già raffreddato e, pertanto, non crea gradienti termici nello spessore di tali strutture.
  3) Assenza di transitori termici pericolosi che, in caso di funzionamento in circolazione naturale, si creano a causa delle stratificazioni di sodio a temperatura relativamente fredda, che bloccano la circolazione del sodio dal nocciolo del collettore caldo, impedendo il regolare instaurarsi della circolazione del sodio primario.
  4) In condizione d’arresto, l’intervento degli scambiatori ausiliari e degli scambiatori sodio-aria è più rapido.
  5) La soluzione costruttiva dell’invenzione si presta all’eliminazione delle strutture di confinamento del sodio proveniente dal collettore freddo.