Stampa 3d per il reattore RITM-200: Rosatom qualifica il primo componente critico con manifattura additiva
Il gruppo nucleare di Stato russo Rosatom, attraverso il bureau di progettazione I. I. Afrikantov OKBM, ha ottenuto l’autorizzazione delle autorità competenti a produrre alcuni elementi dell’impianto nucleare RITM-200 con stampa 3D metallica. Il primo caso concreto riguarda un cassone di terminazione per le apparecchiature di pompaggio di un reattore navale, realizzato con un processo di manifattura additiva su base polvere e sottoposto a una campagna di prove su materiale e componente. L’obiettivo non è solo produrre un singolo pezzo, ma dimostrare in modo strutturato che la stampa 3D può entrare nella catena di fornitura di componenti di reattore, a partire da elementi classificati come meno complessi ma comunque rilevanti per la sicurezza.
Il contesto: il reattore compatto RITM-200 e le sue applicazioni
Il RITM-200 è un reattore ad acqua pressurizzata compatto sviluppato da Rosatom come cuore energetico dei rompighiaccio nucleari della classe Project 22220 e come base per soluzioni di Small Modular Reactor (SMR) sia galleggianti sia terrestri. La progettazione integra oltre sessant’anni di esperienza sui reattori navali russi con strumenti di calcolo avanzati, modellazione 3D e supercalcolo. Il concetto punta a una combinazione di elevata densità di potenza, compattezza e requisiti di sicurezza stringenti, in modo da poter alimentare rompighiaccio con pescaggio variabile e, allo stesso tempo, fungere da riferimento per centrali di piccola potenza destinate a regioni remote o a siti industriali isolati.
Dal primo componente alla qualificazione del processo
Il progetto portato avanti da Afrikantov OKBM, bureau della divisione ingegneria meccanica di Rosatom, parte da un componente di apparecchiature di pompaggio: un cassone di terminazione del circuito ausiliario di un impianto RITM-200. Questo elemento è stato prodotto tramite un sistema di stampa 3D metallica a letto di polvere sviluppato in Russia. I prototipi ottenuti sono stati sottoposti a un ciclo di prove definito insieme all’istituto di riferimento per la scienza dei materiali: analisi strutturali, prove di resistenza alla pressione, test di tenuta e controlli non distruttivi per verificare l’assenza di difetti interni significativi. I risultati hanno dimostrato la idoneità del processo additivo per questo tipo di componente, aprendo la strada a una standardizzazione più ampia.
Norme, certificazioni e ruolo del Registro marittimo russo
Sulla base di questa campagna di prove, Rosatom e Afrikantov OKBM hanno predisposto una documentazione tecnica vincolante per la produzione di componenti di reattore con stampa 3D, includendo specifiche sui materiali, parametri di processo, controlli in linea e requisiti di collaudo finale. Un passaggio chiave è stato il rilascio del primo certificato del Registro marittimo russo (Russian Maritime Register of Shipping) per un componente di reattore realizzato in modo additivo. Questo certificato collega il processo di stampa 3D non solo alla conformità tecnica interna, ma anche a un quadro regolatorio esterno, indispensabile per apparecchiature destinate a piattaforme navali e unità galleggianti.
Le dichiarazioni di Afrikantov OKBM e della divisione Additive Technologies
Secondo Yuri Vytnov, Chief Technologist di Afrikantov OKBM, la disponibilità di una documentazione regolatoria specifica per il primo componente del RITM-200 prodotto con tecnologie additive permette di replicare il modello su una gamma più ampia di apparecchiature per le centrali nucleari navali e, più in generale, per impianti dell’industria nucleare di diversa tipologia. Per Ilya Kavelashvili, direttore dell’area Additive Technologies della Fuel Division di Rosatom, la stampa 3D consente la progettazione di componenti con geometrie ottimizzate, maggiore efficienza e affidabilità, oltre a una riduzione di peso e costi di produzione. Queste due prospettive – quella del bureau di progettazione e quella del business additivo della divisione combustibile – chiariscono che il progetto RITM-200 non è un dimostratore isolato, ma parte di una strategia industriale più ampia.
La stampante metallica Ilist-L+ e il centro di Nizhnij Novgorod
Il cassone di terminazione è stato prodotto con una stampante 3D metallica Ilist-L+, sviluppata e costruita da Rosatom in collaborazione con la St. Petersburg State Marine Technical University. L’impianto utilizza un processo a letto di polvere con sorgente laser e si inserisce in una piattaforma tecnologica che comprende sviluppo di hardware, materiali in polvere, software e formazione. La produzione del componente è avvenuta nel centro per le tecnologie additive di Nizhnij Novgorod, ospitato sul sito Afrikantov OKBM e inaugurato nel 2023 con il supporto del business Additive Technologies della Fuel Division. Questo centro ha il compito di integrare stampa 3D, sviluppo dei materiali e capacità di qualifica per applicazioni critiche nel settore dell’energia.
Perché la stampa 3D interessa gli SMR e la filiera nucleare
Per gli SMR come il RITM-200, che puntano a costruzioni seriali, cicli di manutenzione pianificabili e installazioni in aree difficili da raggiungere, la possibilità di produrre componenti in modo più flessibile è strategica. Le tecnologie additive permettono di ridurre il numero di pezzi, integrare funzioni nello stesso componente e intervenire su geometrie complesse senza passare da attrezzaggi tradizionali. Nel settore nucleare si stanno accumulando esperienze su giranti di pompe, staffaggi e componenti combustibile sperimentali, sviluppati da laboratori e operatori in diversi Paesi. Questi progetti vengono osservati con attenzione dagli organismi internazionali perché mostrano come la manifattura additiva possa contribuire alla modernizzazione delle centrali e della filiera componentistica.
Implicazioni per le catene di fornitura e la localizzazione della produzione
L’iniziativa di Rosatom si collega anche al tema della resilienza delle catene di fornitura. Utilizzare stampanti 3D proprietarie, materiali sviluppati internamente e centri di produzione vicini ai siti di progettazione consente di ridurre la dipendenza da fornitori esteri, accorciare i tempi di approvvigionamento e adattare con maggiore rapidità la produzione a modifiche progettuali. Nel caso del RITM-200, questo approccio è interessante sia per le unità navali sia per i progetti di centrali galleggianti e impianti terrestri di piccola potenza pensati per la Siberia orientale, Chukotka e altri territori remoti. La stessa Fuel Division di Rosatom presenta la manifattura additiva come uno degli strumenti per rafforzare la sovranità tecnologica e l’autonomia industriale nel lungo periodo.
Prospettive: da singolo componente a piattaforma industriale
Il passo compiuto con il cassone di terminazione per le pompe del RITM-200 non esaurisce il potenziale della stampa 3D nel nucleare russo. Una volta definito un quadro di qualifica per un primo componente e stabilito un canale regolatorio con il Registro marittimo, Afrikantov OKBM e le altre strutture di Rosatom possono progressivamente estendere la manifattura additiva ad altri elementi dell’impianto: supporti, raccordi di tubazioni, parti di alloggiamento per strumentazione e, in prospettiva, componenti più complessi del circuito primario o di sistemi ausiliari. In parallelo, il lavoro svolto sul RITM-200 offre un riferimento anche per altri progetti SMR in Russia e all’estero, dove diversi costruttori stanno valutando la stampa 3D come strumento per ridurre tempi di costruzione e aumentare la standardizzazione delle flotte di reattori compatti.
