Dissertação
{en_GB=Pre-conceptual design and thermal analysis of a reflectometry system blanket for the DEMO thermonuclear fusion reactor} {} EVALUATED
{pt=O desenvolvilmento de novas fontes de energia eléctrica é um requisito para a evolução da Humanidade. Entre elas, a energia de fusão promete ser uma fonte segura, limpa e e ficiente. A DEMOnstration Power Plant é o passo entre os reactores de fusão experimentais e uma futura central de energia de fusão, pelo que o seu desenvolvimento tem o potencial de influênciar o futuro da energia de fusão. Nesta dissertação, o desenvolvimento de um blanket de eurofer-97, um aço de activação reduzida, e o design preliminar do sistema de arrefecimento é conduzido. Tudo isto é motivado pelas elevadas temperaturas estimadas para o blanket sem arrefecimento (~5000ºC), acima da temperatura de operação do eurofer-97 (~550ºC - parâmetro de design), geradas principalmente pelos fluxos de neutrões. São obtidas soluções numéricas do problema de transporte de partículas e conduzidas análises de elementos nitos, utilizando os códigos MCNP e ANSYS, respectivamente. Foi então obtido um sistema de arrefecimento inovador, a hélio líquido, contemplanto telhas de berílio na região das antenas de reflectometria. Os resultados obtidos mostram que as temperaturas máximas diminuem para ~900ºC. Apesar desta diminuição ser insu ciente, o máximo revela estar em regiões localizadas menos afectadas pelo sistema de arrefecimento. Assim sendo, de modo a mitigar as elevadas temperaturas nessas regiões, a optimização do sistema deve ser contemplada em trabalhos futuros., en=The development of new sources of electric energy is a requirement for the evolution of Mankind. Amongst them, fusion energy promises to be a safe, clean and effcient source. DEMOnstration Power Plant is considered the mid-step between fusion experimental reactors and a future Fusion Power Plant. In this dissertation, the development of a reduced-activation-ferritic-martensitic steel (eurofer-97) blanket and the preliminary design of its cooling system is conducted. This is motivated by the high temperatures (~5000ºC) of the blanket (without cooling), mainly originated by the neutron fluxes, which are above the maximum operation temperature of eurofer-97 (~550ºC), the maximum temperature driving criteria. Numerical solutions of the transport problem and thermal Finite Element Analyses are performed using the MCNP and ANSYS codes, respectively, leading to a novel preliminary helium propelled cooling system that contemplates beryllium reflectometry antennas plasma facing tiles. Results show that the maximum temperatures decrease to ~900ºC. Although this decrease is insufficient, the maximum reveals to be localized in regions less affected by the cooling system. Thus, to mitigate the temperatures in these regions, optimization of the cooling system should be contemplated in future works.}
novembro 2, 2017, 16:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Colaborador Docente