La Ventana de Diamante de Doble Disco como Solución de Ventana de Banda Ancha de Respaldo para el Sistema de Ciclotrón Electrónico DEMO
Autores: Aiello, Gaetano; Gantenbein, Gerd; Jelonnek, John; Meier, Andreas; Scherer, Theo; Schreck, Sabine; Strauss, Dirk; Thumm, Manfred
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
La Ventana de Diamante de Doble Disco como Solución de Ventana de Banda Ancha de Respaldo para el Sistema de Ciclotrón Electrónico DEMO
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Nuclear
Palabras clave
Calentamiento por ciclotrón electrónico
Haces de microondas
Ventanas de diamante
Dinámica de fluidos
Estrés térmico
Características de diseño
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
La segunda variante del sistema de calentamiento por ciclotrón de electrones y de conducción de corriente en DEMO considera el despliegue de haces de microondas gaussianos de 2 MW al plasma mediante dirección de frecuencia. Por lo tanto, se requieren ventanas de diamante de deposición química en fase vapor de grado óptico de banda ancha. La ventana de ángulo Brewster representa la opción principal. Sin embargo, en caso de problemas insuperables, la ventana de doble disco es la solución de respaldo. Este concepto de ventana se utilizó en ASDEX Upgrade para la inyección de hasta 1 MW en cuatro frecuencias entre 105 y 140 GHz. Este documento muestra análisis de dinámica de fluidos computacional, transferencia de calor conjugada y análisis estructurales de un diseño de ventana enfriada por agua circunferencialmente, con el objetivo de verificar si podría ser utilizado para escenarios de haces de microondas en DEMO. Este diseño fue caracterizado con respecto a diferentes parámetros. Los resultados de temperatura y estrés térmico mostraron que es una solución de ventana factible para DEMO, pero los márgenes de seguridad contra límites deben aumentarse introduciendo características de diseño capaces de hacer que el fluido sea más turbulento. Se propone un primer cambio de diseño, mostrando que, en combinación con una mayor tasa de flujo de entrada, la temperatura máxima en los discos puede reducirse de 238 a 186 grados C, lo que lleva, por lo tanto, a menores gradientes térmicos y tensiones en la ventana.
Descripción
La segunda variante del sistema de calentamiento por ciclotrón de electrones y de conducción de corriente en DEMO considera el despliegue de haces de microondas gaussianos de 2 MW al plasma mediante dirección de frecuencia. Por lo tanto, se requieren ventanas de diamante de deposición química en fase vapor de grado óptico de banda ancha. La ventana de ángulo Brewster representa la opción principal. Sin embargo, en caso de problemas insuperables, la ventana de doble disco es la solución de respaldo. Este concepto de ventana se utilizó en ASDEX Upgrade para la inyección de hasta 1 MW en cuatro frecuencias entre 105 y 140 GHz. Este documento muestra análisis de dinámica de fluidos computacional, transferencia de calor conjugada y análisis estructurales de un diseño de ventana enfriada por agua circunferencialmente, con el objetivo de verificar si podría ser utilizado para escenarios de haces de microondas en DEMO. Este diseño fue caracterizado con respecto a diferentes parámetros. Los resultados de temperatura y estrés térmico mostraron que es una solución de ventana factible para DEMO, pero los márgenes de seguridad contra límites deben aumentarse introduciendo características de diseño capaces de hacer que el fluido sea más turbulento. Se propone un primer cambio de diseño, mostrando que, en combinación con una mayor tasa de flujo de entrada, la temperatura máxima en los discos puede reducirse de 238 a 186 grados C, lo que lleva, por lo tanto, a menores gradientes térmicos y tensiones en la ventana.