Final Degree Project
Análisis preliminar del estado del arte de plantas de potencia para reactores de fusión nuclear modulares
Author/s | Hernández Alonso, Javier |
Director | Chacartegui, Ricardo
Velarde Gallego, Lina Hidalgo Salaverri, Javier |
Department | Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética |
Publication Date | 2023 |
Deposit Date | 2023-10-17 |
Academic Title | Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales |
Abstract | Este trabajo tiene como objetivo principal analizar el estado del arte de las plantas de potencia para su
aplicación en reactores de fusión nuclear modulares, utilizando el software de ingeniería EES para
modelar y evaluar ... Este trabajo tiene como objetivo principal analizar el estado del arte de las plantas de potencia para su aplicación en reactores de fusión nuclear modulares, utilizando el software de ingeniería EES para modelar y evaluar su funcionamiento en la producción de energía. Comienza contextualizando la relevancia de la energía en la sociedad actual y la prometedora perspectiva de la fusión nuclear como una fuente de energía sostenible. Para comprender esta fuente de energía, se profundiza en las reacciones de fusión nucleares y el plasma, así como en los métodos de confinamiento magnético e inercial utilizados para mantener el plasma en condiciones propicias para la fusión. Se explora el enfoque específico de las plantas modulares de fusión nuclear, comparándolo con las plantas de energía de fisión nuclear y destacando los tokamaks esféricos como una opción relevante. Se discuten las similitudes y diferencias con las plantas modulares de fisión nuclear, además de considerar los aspectos económicos relacionados con los costes de implementación y el precio proyectado de la electricidad generada. La producción de energía en estas plantas es analizada en profundidad, incluyendo la consideración de ciclos termodinámicos integrados como el ciclo Rankine y el ciclo Brayton. Se proponen y evalúan varios modelos para comprender la conversión de energía de manera efectiva, realizando un análisis paramétrico que proporciona información crucial sobre la eficiencia y el rendimiento en condiciones variables. Finalmente se ofrece una visión integral del estado actual del conocimiento y proporcionan sugerencias para investigaciones futuras, subrayando la importancia de continuar desarrollando tecnologías relacionadas con la fusión nuclear para abordar los desafíos energéticos y ambientales. The primary aim of this academic work is to conduct an in-depth analysis of the state-of-the-art power plants intended for use in modular nuclear fusion reactors, utilizing engineering software EES for modeling and ... The primary aim of this academic work is to conduct an in-depth analysis of the state-of-the-art power plants intended for use in modular nuclear fusion reactors, utilizing engineering software EES for modeling and assessing their functionality in energy production. The study begins by establishing the societal significance of energy in the present day and exploring the promising outlook of nuclear fusion as a sustainable energy source. To gain a comprehensive understanding of this energy source, the study delves into nuclear fusion reactions and plasma, as well as the magnetic and inertial confinement methods employed to sustain plasma under conditions conducive to fusion. It further investigates the specific focus on modular nuclear fusion plants, drawing parallels with nuclear fission power plants and emphasizing spherical tokamaks as a pertinent option. Notable similarities and differences with modular nuclear fission plants are deliberated upon, along with a comprehensive examination of the economic aspects linked to implementation costs and the projected pricing of electricity generated. Energy production within these plants is rigorously analyzed, encompassing the consideration of integrated thermodynamic cycles, such as the Rankine and Brayton cycles. Multiple models are proffered and meticulously evaluated to facilitate a thorough comprehension of energy conversion, with the execution of a parametric analysis that furnishes indispensable insights into efficiency and performance under fluctuating conditions. Ultimately, the academic work culminates with a concise summary of the state-of-the-art knowledge and recommendations for prospective research, underscoring the pivotal importance of ongoing advancements in fusion-related technologies to effectively address contemporary energy and environmental challenges. |
Citation | Hernández Alonso, J. (2023). Análisis preliminar del estado del arte de plantas de potencia para reactores de fusión nuclear modulares. (Trabajo Fin de Grado Inédito). Universidad de Sevilla, Sevilla. |
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