BEGIN:VCALENDAR VERSION:2.0 PRODID:-//linuxsoftware.nz//NONSGML Joyous v1.4//EN BEGIN:VEVENT SUMMARY:Nuclear technology and engineering studies on reflectometry system s for ITER and DEMO DTSTART:20221027T090000Z DTEND:20221027T110000Z DTSTAMP:20260626T153326Z UID:04990432-4e8a-4b5c-8822-bfd9ca0ae932 SEQUENCE:1 CREATED:20220915T133221Z DESCRIPTION: Resumo A fusão nuclear controlada é umas das soluções mai s promissoras para o aumento da procura por formas mais sustentáveis de p rodução de energia eléctrica à escala global. No caminho a percorrer a té à comercialização de energia eléctrica produzida através da fusã o\, o reactor DEMO\, desenvolvido pelo consórcio EUROFusion\, é um passo intermédio entre o ITER (em construção) e os reactores comerciais do f uturo. Tokamaks de grandes dimensões como o ITER e o DEMO requerem redes complexas de sistemas de diagnóstico\, que permitam controlar o plasma de forma fiável por longos períodos de operação. Entre estes\, a reflect rometria de microondas já demonstrou ser uma forma alternativa de control o\, capaz de monitorizar a densidade\, a posição e a forma do plasma com elevada resolução espacial e temporal. Esta tese apresenta estudos de d esign e engenharia para dois sistemas de diagnóstico desenvolvidos pelo I PFN/IST: o sistema de reflectometria de posição de plasma (PPR) do ITER e um sistema com múltiplos reflectómetros proposto para o DEMO. Devido à natureza das medições\, alguns dos componentes destes sistemas estar ão expostos directamente ao plasma\, sujeitos a elevados fluxos de neutr ões de alta energia (14 MeV) que contribuirão para as cargas térmicas n os componentes e poderão ter como efeito alterar as propriedades dos mate riais\, pondo em risco a sua integridade mecânica durante os períodos de funcionamento dos reactores. Por esta razão\, estudos complexos de desig n (envolvendo neutrónica\, análises termo-mecânicas e simulações elec tromagnéticas) são cruciais para garantir que os diagnósticos sobrevive m aos ambientes de radiação do ITER e do DEMO sem comprometer o seu dese mpenho. Para o sistema PPR do ITER\, o software ANSYS Mechanical foi usado para estimar as temperaturas de operação dos componentes mais expostos\ , em duas posições distintas\, conhecidas como gaps 4 e 6. Nas configura ções estudadas\, os resultados mostram que as antenas do sistema PPR est ariam sujeitas a temperaturas superiores ao limite estabelecido pelo ITER para o aço inoxidável sob 1 irradiação\, mesmo após várias tentativa s de optimização. Tendo em conta estes resultados\, diferentes materiais foram propostos para as antenas. Apesar de a Organização ITER ter desco ntinuado o desenvolvimento do sistema PPR\, o conhecimento adquirido duran te os estudos de integração e desenvolvimento continua a ser válido par a o desenho do sistema de reflectometria proposto para o DEMO. Para este s istema\, um conceito de integração proposto previamente – Diagnostics Slim Cassette (DSC) – foi desenhado e avaliado. Os códigos CATIA V5\, M CNP e ANSYS foram usados para desenhar o sistema e estimar fluxos de neutr ões e radiação gama\, cargas térmicas e temperaturas de operação\, a ssim como o impacto que essas condições de operação terão nas mediç ões de reflectometria. As análises nucleares e termo-mecânicas apresent adas neste trabalho demonstram a viabilidade do conceito e a capacidade do sistema para operar no ambiente de radiação do reactor DEMO\, de acordo com os padrões estabelecidos pelo código RCC-MR. Este resultado é obri do com uma configuração simplificada do sistema de arrefecimento\, poss ível de fabricar com técnicas convencionais. Os resultados e as metodolo gias implementadas nesta tese podem servir como directizes para outros sis temas de diagnostico\, nomeadamente aqueles em que a DSC possa servir como possível solução de integração. LAST-MODIFIED:20220915T133221Z LOCATION:Anfiteatro PA3 (Piso -1 do Pavilhão de Matemática) URL:http://df.vps.tecnico.ulisboa.pt/pt/eventos/nuclear-technology-and-eng ineering-studies-on-reflectometry-systems-for-iter-and-demo/ X-ALT-DESC;FMTTYPE=text/html:

Resumo

A fusão nuclear controlada é umas das soluçõ es mais promissoras para o aumento da procura por formas mais sustentávei s de produção de energia eléctrica à escala global. No caminho a perco rrer até à comercialização de energia eléctrica produzida através da fusão\, o reactor DEMO\, desenvolvido pelo consórcio EUROFusion\, é um passo intermédio entre o ITER (em construção) e os reactores comerciai s do futuro. Tokamaks de grandes dimensões como o ITER e o DEMO requerem redes complexas de sistemas de diagnóstico\, que permitam controlar o pla sma de forma fiável por longos períodos de operação.

Entre e stes\, a reflectrometria de microondas já demonstrou ser uma forma altern ativa de controlo\, capaz de monitorizar a densidade\, a posição e a for ma do plasma com elevada resolução espacial e temporal. Esta tese aprese nta estudos de design e engenharia para dois sistemas de diagnóstico dese nvolvidos pelo IPFN/IST: o sistema de reflectometria de posição de plasm a (PPR) do ITER e um sistema com múltiplos reflectómetros proposto para o DEMO. Devido à natureza das medições\, alguns dos componentes destes sistemas estarão expostos directamente ao plasma\, sujeitos a elevados fl uxos de neutrões de alta energia (14 MeV) que contribuirão para as carga s térmicas nos componentes e poderão ter como efeito alterar as propried ades dos materiais\, pondo em risco a sua integridade mecânica durante os períodos de funcionamento dos reactores.

Por esta razão\, est udos complexos de design (envolvendo neutrónica\, análises termo-mecâni cas e simulações electromagnéticas) são cruciais para garantir que os diagnósticos sobrevivem aos ambientes de radiação do ITER e do DEMO sem comprometer o seu desempenho. Para o sistema PPR do ITER\, o software ANS YS Mechanical foi usado para estimar as temperaturas de operação dos com ponentes mais expostos\, em duas posições distintas\, conhecidas como ga ps 4 e 6. Nas configurações estudadas\, os resultados mostram que as ant enas do sistema PPR estariam sujeitas a temperaturas superiores ao limite estabelecido pelo ITER para o aço inoxidável sob 1 irradiação\, mesmo após várias tentativas de optimização.

Tendo em conta estes resultados\, diferentes materiais foram propostos para as antenas. Apesar de a Organização ITER ter descontinuado o desenvolvimento do sistema PPR \, o conhecimento adquirido durante os estudos de integração e desenvolv imento continua a ser válido para o desenho do sistema de reflectometria proposto para o DEMO. Para este sistema\, um conceito de integração prop osto previamente – Diagnostics Slim Cassette (DSC) – foi desenhado e a valiado. Os códigos CATIA V5\, MCNP e ANSYS foram usados para desenhar o sistema e estimar fluxos de neutrões e radiação gama\, cargas térmicas e temperaturas de operação\, assim como o impacto que essas condições de operação terão nas medições de reflectometria.

As anál ises nucleares e termo-mecânicas apresentadas neste trabalho demonstram a viabilidade do conceito e a capacidade do sistema para operar no ambiente de radiação do reactor DEMO\, de acordo com os padrões estabelecidos p elo código RCC-MR. Este resultado é obrido com uma configuração simpli ficada do sistema de arrefecimento\, possível de fabricar com técnicas c onvencionais. Os resultados e as metodologias implementadas nesta tese pod em servir como directizes para outros sistemas de diagnostico\, nomeadamen te aqueles em que a DSC possa servir como possível solução de integraç ão.

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