Análisis y optimización CFD del segmento exterior central inferior de la celda elemental de la tapa del DEMO WCLL
Autores: Melchiorri, Lorenzo; Arena, Pietro; Giannetti, Fabio; Siriano, Simone; Tassone, Alessandro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
En el diseño de plantas de energía de fusión nuclear por confinamiento magnético, la manta de reproducción (BB) desempeña un papel crucial, ya que debe cumplir funciones clave como la reproducción de tritio, la protección contra radiaciones y la eliminación del calor generado por el plasma. Esta última tarea se logra mediante los sistemas de refrigeración de la primera pared (FW) y de la zona de reproducción (BZ), que en la BB de litio-plomo refrigerada por agua (WCLL) emplean agua a presión. En el pasado reciente se han investigado diferentes disposiciones de los conductos de refrigerante de la BZ para identificar un diseño eficiente que pueda cumplir con la restricción de temperatura operativa de los materiales estructurales y que pueda proporcionar la temperatura de salida del refrigerante óptima. Sin embargo, la mayoría de los análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD) que se han realizado hasta ahora se han centrado en la celda elemental WCLL del segmento central externo (COB). El objetivo de este trabajo es ampliar el análisis a otras ubicaciones relevantes en la manta. Se ha identificado una evaluación del diseño del sistema de refrigeración de la celda elemental BZ de la tapa inferior del COB como una prioridad de diseño principal debido a su diferente geometría y cargas térmicas. Se investiga la eficiencia de refrigeración de los sistemas BZ y FW para evaluar si se cumplen las condiciones de diseño apropiadas para el refrigerante y se analiza la distribución de temperatura en la celda para identificar el inicio de puntos calientes. Se proponen y comparan diferentes disposiciones de los sistemas FW en términos de fiabilidad térmico-hidráulica.
Descripción
En el diseño de plantas de energía de fusión nuclear por confinamiento magnético, la manta de reproducción (BB) desempeña un papel crucial, ya que debe cumplir funciones clave como la reproducción de tritio, la protección contra radiaciones y la eliminación del calor generado por el plasma. Esta última tarea se logra mediante los sistemas de refrigeración de la primera pared (FW) y de la zona de reproducción (BZ), que en la BB de litio-plomo refrigerada por agua (WCLL) emplean agua a presión. En el pasado reciente se han investigado diferentes disposiciones de los conductos de refrigerante de la BZ para identificar un diseño eficiente que pueda cumplir con la restricción de temperatura operativa de los materiales estructurales y que pueda proporcionar la temperatura de salida del refrigerante óptima. Sin embargo, la mayoría de los análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD) que se han realizado hasta ahora se han centrado en la celda elemental WCLL del segmento central externo (COB). El objetivo de este trabajo es ampliar el análisis a otras ubicaciones relevantes en la manta. Se ha identificado una evaluación del diseño del sistema de refrigeración de la celda elemental BZ de la tapa inferior del COB como una prioridad de diseño principal debido a su diferente geometría y cargas térmicas. Se investiga la eficiencia de refrigeración de los sistemas BZ y FW para evaluar si se cumplen las condiciones de diseño apropiadas para el refrigerante y se analiza la distribución de temperatura en la celda para identificar el inicio de puntos calientes. Se proponen y comparan diferentes disposiciones de los sistemas FW en términos de fiabilidad térmico-hidráulica.