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Dissertação

{pt_PT=Development of cooling systems for nuclear fusion components} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Esta dissertação apresenta um estudo sobre o desenvolvimento de um sistema de arrefecimento para os espelhos de emissão e receção presentes no sistema de diagnóstico do sistema Collective Thomson Scattering (CTS) do International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). Este estudo é motivado pelo facto destes espelhos, feitos de aço inoxidável 316L(N)-IG, estarem sujeitos a cargas térmicas elevadas ficando os espelhos com uma temperatura máxima superior à temperatura de operação do material (450°C). Consequentemente, é necessário o desenvolvimento de um sistema de arrefecimento capaz de manter os espelhos a temperaturas inferiores à mencionada e que cumpra com os requisitos nucleares do ITER. Para tal, nesta dissertação, são desenvolvidos modelos de Desenho Assistido por Computador (CAD) dos espelhos com diferentes geometrias de canais de arrefecimento. Para além do aço mencionado, tungsténio e cobre são também considerados como possíveis materiais para os espelhos. São realizadas análises térmicas em elementos finitos (FEA) nos regimes estacionário e transiente. Os resultados obtidos são conclusivos, i.e., é verificado que é necessário um sistema de arrefecimento e com uma das geometrias propostas é possível baixar as temperaturas dos espelhos de aço 316L(N)-IG em aproximadamente 80% ficando os espelhos na gama de temperatura de operação. , en= This dissertation presents a study on the development of a cooling system for the launcher and receiver mirrors of the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) Collective Thomson Scattering (CTS) system that is used for plasma diagnostics. It is motivated by the fact that these stainless steel 316L(N)-IG mirrors are subjected to high thermal loads that lead to maximum temperatures of the mirrors above the required operational temperature 450°C. Hence, it is necessary to develop a cooling system capable of maintaining the temperatures of the mirrors bellow 450°C, while complying with the CTS and nuclear fusion requirements. For it, in this dissertation, Computer Aided Design (CAD) models of the mirrors with different cooling channel geometries are developed. Besides stainless steel 316L(N)-IG, tungsten and copper are also considered for the mirrors. Steady state and transient thermal Finite Element Analysis (FEA) are conducted for the assessment of the feasible solutions. The results obtained are conclusive, i.e., cooling requirement is verified and with one of the proposed configurations it is possible to lower the maximum temperatures of the 316L(N)-IG mirrors by approximately ~83.5% putting it in the operating temperature range. }
Keywords: {pt=ITER, Sistema CTS, Fusão Nuclear, Elementos Finitos, Análise Térmica, en=ITER, CTS System, Nuclear Fusion, Finite Elements, Thermal Analysis}

Discussão: novembro 27, 2017, 9:0