Dissertação

{pt_PT=Projecto e Análise Mecânica de Módulo de Reflectometria para o DEMO} {} EVALUATED

{pt=Esta dissertação apresenta o desenvolvimento conceptual de um módulo de um sistema integrado de reflectometria para o projeto DEMO. A motivação surge pelo facto de os módulos, feitos de Eurofer97, estarem sujeitos a cargas térmicas elevadas, que nas simulações levam a superfície do módulo a atingir temperaturas superiores a 1300℃, bem acima da temperatura máxima de operação do material (550℃). Assim, torna-se necessário o desenvolvimento de um sistema de arrefecimento que mantenha o módulo a temperaturas inferiores a 550℃ e que cumpra com os requisitos de fusão nuclear do DEMO. O trabalho aqui apresentado descreve o desenvolvimento conceptual de um módulo de reflectometria, bem como do respetivo sistema de arrefecimento em CAD, e a respetiva análise termoestrutural, com base no método dos elementos finitos. O modelo proposto apresenta uma redução de temperatura na superfície do módulo de cerca de 70% e uma temperatura máxima no módulo 20% inferior à temperatura máxima de operação do material. A nível estrutural, os deslocamentos na estrutura devido ao carregamento térmico foram determinados e são inferiores a 0,5% do comprimento deformado. As tensões obtidas foram comparadas com as tensões limite de elasticidade dos materiais, estando na sua globalidade abaixo dos valores de referência. Por fim, é proposta uma metodologia para o fabrico do módulo desenvolvido com base nos processos de fabrico utilizados no “Breeding Blanket”. Como trabalho a desenvolver futuramente, é sugerido um estudo mais aprofundado dos contactos entre os vários componentes do módulo, do sistema de fixação e dos métodos de fabrico dos componentes., en=This dissertation presents a conceptual development of an integrated reflectometry system module for the DEMO project. Motivation arises from the fact that the modules, made of Eurofer97, are subjected to high thermal loads resulting in surface temperatures of the modules above 1300℃, well above the maximum material operating temperature of 550℃. Hence, it is necessary to develop a cooling system capable of maintaining the temperatures of the module bellow 550℃,while complying with the DEMO nuclear fusion requirements. The work here presented describes the conceptual development for the reflectometry module and its cooling system recurring to CAD models and thermo-structural finite element analyses. With this, a conceptual model is proposed presenting a modulus surface temperature reduction of about 70% and a maximum module temperature of 20% below the maximum material operating temperature. At structural level, the thermal displacements are determined to be less than 0.5% of the deformed length. The stresses obtained are compared with the tensile yield stresses of the materials, being overall below the reference values. Lastly, a manufacturing methodology of the module, based on the manufacturing processes used in the Breeding Blanket, is proposed. For further work it is suggested a more detailed contact study of the module regarding the fixation systems as well as the manufacturing methods of the components.}
{pt=DEMO, Reflectometria, Fusão Nuclear, Elementos Finitos, Análise termoestrutural, en=DEMO, Reflectometry, Nuclear Fusion, Finite Elements, Thermal-structural analysis}

Junho 22, 2018, 9:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Hugo Filipe Diniz Policarpo

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Colaborador Docente

ORIENTADOR

Artur Jorge Louzeiro Malaquias

Departamento de Física (DF)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Paulo Ricardo Braga Moniz Quental

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Colaborador Docente