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Prove su materiali radioattivi ("Celle calde")

Il funzionamento sicuro delle centrali e dei depositi nucleari è un tema di ricerca fondamentale in tutto il mondo. Per garantire un elevato grado di sicurezza, è necessario testare i materiali utilizzati nelle loro condizioni reali, in questo caso con radioattività. ZwickRoell ha fornito una macchina per prove di trazione e un pendolo per prove di impatto per un progetto di ricerca internazionale.

Le centrali nucleari in Europa sono generalmente progettate per funzionare per circa 40 anni. Nonostante il cambiamento della politica energetica e la corrispondente decisione della Germania di abbandonare gradualmente le centrali, in tutto il mondo le centrali nucleari dovranno continuare a operare per periodi più lunghi (da 60 a 80 anni). I periodi di funzionamento più lunghi e i relativi effetti dell'invecchiamento sui materiali dei reattori non devono mettere a rischio la sicurezza. ZwickRoell ha fornito un pendolo per prove di impatto automatizzato e una macchina per prove di trazione a Isotope Technologies Dresden (ITD) per un progetto di ricerca internazionale. ITD, a sua volta, ha inviato le macchine e le "celle calde" all'Istituto di Fisica e Tecnologie di Kharkow (Ucraina), dove sono stati eseguiti i test. Il progetto di ricerca è stato sovvenzionato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e dall'Oak Ridge National Laboratory, che fa parte del dipartimento.

A causa dei lunghi periodi di funzionamento dei reattori nucleari, i materiali sono soggetti a una quantità di neutroni maggiore dal punto di vista temporale. Come vengono influenzati i materiali? Le procedure e i modelli di previsione utilizzati per osservare la fragilità sono adeguati al funzionamento a lungo termine delle centrali nucleari o devono essere adattati? Per rispondere meglio a queste e ad altre domande, vengono eseguite prove di impatto Charpy e prove di trazione per determinare la rigidità e la resistenza alla trazione dei materiali.

Prove di impatto Charpy

ITD fornisce le cosiddette "celle calde" per un progetto di ricerca internazionale in cui vengono eseguiti diversi test su materiali radioattivi. Le prove di impatto Charpy vengono eseguite con uno strumento ZwickRoell RKP 450. Il pendolo viene sollevato automaticamente ed è dotato di un'altezza di rilascio regolabile in modo continuo. È dotato di vernice speciale, elettronica remota e varie altre caratteristiche per l'uso con le celle calde. Prima della prova vera e propria, il provino può essere termoregolato tra -180 °C e +600 °C. Grazie all'inserimento e al centraggio automatico del campione, le prove presentano un elevato grado di ripetibilità.

Prove di trazione

Per le prove di trazione viene utilizzata una macchina di prova AllroundLine (Fmax 30 kN), predisposta anche per operare in un ambiente radioattivo. Ad esempio, è rivestita con una vernice speciale e presenta un isolamento dei cavi resistente alle radiazioni. Per misurare la deformazione del provino viene utilizzato un laserXtens con alloggiamento in piombo. Questo permette di effettuare misure non a contatto fino a 350 °C all'interno di una camera climatica. Il sistema completo è progettato per funzionare con un dispositivo di controllo. Anche i campioni radioattivi più piccoli possono essere inseriti e rimossi in modo sicuro dopo il test.

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