Dissertação

{en_GB=Thermo-Structural Analysis of a Reflectometry System for Nuclear Fusion} {} EVALUATED

{pt=Este trabalho tem como objetivo a implementação de uma metodologia para realizar uma análise termo-estructural de uma estrutura para a indústria nuclear composta por várias componentes. Essas análises são feitas num software comercial de elementos finitos, ANSYS®. Esta estrutura é parte de um sistema de reflectometria que será construído e utilizado no projeto de fusão nuclear, ITER. Esta estrutura estará num ambiente de vácuo sujeita a intensa radiação proveniente da fusão nuclear. Foram feitos modelos de verificação analítica da metodologia a aplicar. Devido a requisitos para fusão nuclear, o material deverá ser aço inoxidável tipo 316L (N)-IG, no entanto diversos acabamentos superficiais estão disponíveis. Neste trabalho são feitas análises paramétricas da emissividade das superfícies de modo a escolher o melhor acabamento superficial para reduzir a temperatura máxima na antena, em análises de equilíbrio térmicas. Como o ITER está previsto funcionar em pulsos de 400 segundos, também foram feitas análises térmicas transientes, onde foram comparadas as respostas térmicas de duas geometrias diferentes para a antena, escolhendo-se a geometria que apresentou menor temperatura máxima e fazendo-se nesta uma análise transiente com quatro pulsos de 400 segundos. Foram feitas análises estruturais nas geometrias para a resposta de equilíbrio térmico de cada uma destas. As soluções térmicas foram conclusivas, apresentam-se soluções concretas quanto aos acabamentos superficiais bem como se pode ter uma noção clara da evolução térmica ao longo do funcionamento do ITER. A nível estrutural, os deslocamentos na estrutura devido ao carregamento térmico foram determinados. , en=This work aims to implementation of a methodology in order to do a thermo-structural analysis on a structure made of several components for nuclear industry. These analyses are performed in a finite elements commercial software, ANSYS®. This structure is a part of a reflectometry system to be built and used in a nuclear fusion project, ITER. This structure will be in a vacuum environment subject to intense radiation from the nuclear fusion. Analytical verification models were made from the methodology to be used. Due to nuclear fusion requirements, the material should be the stainless steel material type 316L (N)-IG, with some specifications of superficial finishes. In this work, parametric studies on the superficies emissivity were performed in order to choose the best superficial finish to diminish the antenna’s maximum temperature, in a steady-state analysis. ITER is expected to work in 400 seconds pulses, so transient thermal analyzes were also performed, where the thermal responses from to different geometries for the antenna were compared, choosing the geometry that had the smallest maximum temperature, where a transient thermal analysis with four pulses of 400 seconds was performed. Structural analyzes were done in the two geometries for the steady-state thermal response in each one. The thermal solutions were conclusive, and are given specific solutions for the finishes as well as a detailed thermal evolution during ITER operation. From a structural point of view, the displacements on the structure were determined. }
{pt=ITER, Reflectometria, Fusão Nuclear, Elementos Finitos, Análise termo-estrutural, en=ITER, Reflectometry, Nuclear Fusion, Finite Elements, Thermo-structural analysis}

Outubro 28, 2016, 11:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Hugo Filipe Diniz Policarpo

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Colaborador Não Remunerado Docente

ORIENTADOR

Miguel António Lopes de Matos Neves

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar