Valutazione della chimica dell’acqua per il circuito della camera da vuoto del Divertor Tokamak Test: un reattore di ricerca a fusione nucleare

The aim of this experimental study is to assess an optimum water chemistry to be used in an experimental nuclear fusion reactor cooling circuit, the Divertor Tokamak Test (DTT) Facility, set to be built in Frascati, Rome. This reactor considers the use of borated water in the vaccum vessel as a neutronic shield. The high concentrations of boric acid inserted in the water requires the addition of a base to counteract the borated water acidic nature. Experimental tests were conducted by adding lithium hydroxide, LiOH, to the borated water. Simulations were also performed using some codes previously developed for nuclear fission reactors to assess the amount of LiOH to be added in the borated water. A tailor-made pH was therefore achieved. These solutions were used to test the DTT materials compatibility by performing releases tests on metal samples in contact with the solution at the temperature of operation of the DTT VV circuit.

Il campo d’indagine entro cui si muove questa tesi sperimentale è la valutazione e il miglioramento della chimica dell’acqua da utilizzare nel circuito della camera da vuoto di un reattore di ricerca a fusione termonucleare. In particolare, il reattore di ricerca preso in esame è il Divertor Tokamak Test (DTT) facility che verra’ costruito a Frascati, Roma. In esso si impiega come schermo neutronico dell’acqua additivata con acido borico, le cui alte concentrazioni da impiegare necessitano di un’aggiunta di base per contrastarne la natura acidica. Nello specifico, sono stati eseguiti sia test sperimentali, aggiungendo all’acqua borata diverse concentrazioni di idrossido di litio, sia simulazioni con codici sviluppati per la definizione della chimica dell’acqua per i reattori a fissione. Lo scopo è produrre delle soluzioni che, a livello chimico, abbiano il pH più appropriato e al contempo una buona compatibilità con i materiali utilizzati nel circuito. In seguito alle misurazioni di pH delle varie soluzioni preparate sono stati svolti dei test di rilascio su campioni di metallo 316L per verificare gli effetti sui materiali alle temperature di utilizzo nel DTT.