{"id":2952,"date":"2021-04-23T13:31:45","date_gmt":"2021-04-23T11:31:45","guid":{"rendered":"https:\/\/fusioncat.es\/?p=2952"},"modified":"2021-05-12T17:39:00","modified_gmt":"2021-05-12T15:39:00","slug":"tech-actividades-del-grupo-de-investigacion-de-tecnologias-nucleares-avanzadas-ant-de-la-upc-en-el-ambito-de-la-tecnologia-de-fusion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/noticias\/tech-actividades-del-grupo-de-investigacion-de-tecnologias-nucleares-avanzadas-ant-de-la-upc-en-el-ambito-de-la-tecnologia-de-fusion\/","title":{"rendered":"[Tech] Actividades del Grupo de Investigaci\u00f3n de Tecnolog\u00edas Nucleares Avanzadas (ANT) de la UPC en el \u00e1mbito de la Tecnolog\u00eda de Fusi\u00f3n."},"content":{"rendered":"<p><strong>Actividades del Grupo de Investigaci\u00f3n de Tecnolog\u00edas Nucleares Avanzadas (ANT) de la UPC en el \u00e1mbito de la Tecnolog\u00eda de Fusi\u00f3n.<\/strong><\/p>\n<p>El Grupo de Investigaci\u00f3n en Tecnolog\u00edas Nucleares Avanzadas (ANT) de la Universitat Polit\u00e8cnica de Catalunya (UPC) contribuye a varias tareas del proyecto FusionCAT:<\/p>\n<ul>\n<li>T1.2 Evaluaci\u00f3n experimental y validaci\u00f3n de c\u00f3digos de simulaci\u00f3n de fusi\u00f3n, con BSC e IQS,<\/li>\n<li>T2.3 Simulaci\u00f3n de flujos de metal l\u00edquido usando CFD de alta precisi\u00f3n, con CTTC (UPC), y<\/li>\n<li>T3.3 Modelado din\u00e1mico de ciclos de potencia con CO<sub>2<\/sub> supercr\u00edtico para plantas nucleares de fusi\u00f3n, encaminado al dise\u00f1o de Sistemas de Control, tambi\u00e9n con el CTTC.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Estas tareas est\u00e1n estrechamente ligadas a la actividad investigadora de ANT en Tecnolog\u00eda de Fusi\u00f3n durante la \u00faltima d\u00e9cada, principalmente relacionada con los componentes y sistemas auxiliares de las Envolturas Regeneradoras (Breeding Blankets). Dichas envolturas cumplen tres funciones en un reactor de fusi\u00f3n: blindaje de los imanes, recuperaci\u00f3n del calor producido en el plasma, y producci\u00f3n de tritio, uno de los combustibles de fusi\u00f3n.<\/p>\n<p>Para ser sostenible, la Energ\u00eda de Fusi\u00f3n debe lograr la autosuficiencia en tritio. Este is\u00f3topo del hidr\u00f3geno se producir\u00e1 en los Breeding Blankets (BB) a partir de la reacci\u00f3n de los neutrones que escapan del plasma con litio. En algunos de los dise\u00f1os de BB propuestos, el tritio se producir\u00e1 en litio-plomo, un metal l\u00edquido que se utiliza como refrigerante y como material reproductor.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Din\u00e1mica de Fluidos Computacional (CFD) aplicada a los Breeding Blankets.<\/strong><\/p>\n<p>El metal l\u00edquido, al ser conductor de electricidad, presentar\u00e1 efectos Magneto-Hidro-Din\u00e1micos bajo el campo magn\u00e9tico utilizado para mantener el plasma en su lugar. Por ejemplo, las p\u00e9rdidas de presi\u00f3n en el flujo debido a los efectos MHD son altas y aumentan con la velocidad del fluido y el campo magn\u00e9tico. Los perfiles de velocidad en los flujos MHD son bastante diferentes a los de otros tipos de flujos, lo que lleva a diferentes valores de transferencia de calor y de permeaci\u00f3n de tritio. ANT ha implementado modelos MHD en OpenFOAM, una herramienta de din\u00e1mica de fluidos computacional (CFD) de c\u00f3digo abierto, para modelar y comprender el comportamiento del litio-plomo en los BB. Tambi\u00e9n se han agregado a OpenFOAM modelos para el transporte de tritio<\/p>\n<p>En este aspecto, vale la pena notar que se produce helio en la misma proporci\u00f3n que tritio (mol a mol) en la reacci\u00f3n neutr\u00f3n-litio. Se cree que la solubilidad del helio es extremadamente baja en litio-plomo. Se postula pues que aparecer\u00e1n burbujas de helio en el metal l\u00edquido dentro de los BB, como consecuencia de la producci\u00f3n de helio, las presiones relativamente bajas y el alto tiempo de residencia. Debe estudiarse la interacci\u00f3n de las burbujas de helio con el campo magn\u00e9tico aplicado externamente y se esperan efectos importantes sobre el transporte de tritio. ANT analizar\u00e1 todos estos problemas e intentar\u00e1 cuantificar dichos efectos.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"lazyload wp-image-2936 aligncenter\" src=\"https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-1-174x300.jpg\" data-orig-src=\"https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-1-174x300.jpg\" alt=\"UPC\u2019s Advanced Nuclear Technologies 1\" width=\"270\" height=\"465\" srcset=\"data:image\/svg+xml,%3Csvg%20xmlns%3D%27http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F2000%2Fsvg%27%20width%3D%27270%27%20height%3D%27465%27%20viewBox%3D%270%200%20270%20465%27%3E%3Crect%20width%3D%27270%27%20height%3D%27465%27%20fill-opacity%3D%220%22%2F%3E%3C%2Fsvg%3E\" data-srcset=\"https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-1-174x300.jpg 174w, https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-1-200x345.jpg 200w, https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-1.jpg 370w\" data-sizes=\"auto\" data-orig-sizes=\"(max-width: 270px) 100vw, 270px\" \/><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\">Fig 1. Resultados de la simulaci\u00f3n de una caja con un gradiente de temperatura perpendicular al campo magn\u00e9tico con Gr = 4 \u00d7 10<sup>6<\/sup> y Ha = 500. (<em>v<\/em>, velocidad, <em>f<\/em>, potencial el\u00e9ctrico,<em> T<\/em>, temperatura) (E.Mas de les Valls et al. 2011 <a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.fusengdes.2011.02.075\">https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.fusengdes.2011.02.075<\/a>)<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Control de inventario de tritio<\/strong><\/p>\n<p>Resulta de especial inter\u00e9s el an\u00e1lisis de la migraci\u00f3n de tritio dentro de los fluidos y a trav\u00e9s de los materiales estructurales. Las emisiones ambientales de tritio deben mantenerse muy bajas debido a los requisitos de Protecci\u00f3n Radiol\u00f3gica; esto, a su vez, obliga a mantener un bajo inventario de tritio en la planta (a fin de minimizar la migraci\u00f3n hacia el exterior), y a un preciso control de inventario.<\/p>\n<p>ANT ha desarrollado modelos de migraci\u00f3n de tritio y otras especies hidrogenadas, tanto para herramientas CFD (como OpenFOAM) como para c\u00f3digos unidimensionales ad-hoc. Estas herramientas ayudan a comprender la importancia relativa de las distintas v\u00edas de migraci\u00f3n del tritio en los sistemas de una planta de fusi\u00f3n y, en una primera etapa, se utilizar\u00e1n para simular las instalaciones experimentales del Institut Qu\u00edmic de Sarri\u00e0 (IQS).<\/p>\n<p>ANT est\u00e1 trabajando en el desarrollo de una estrategia de control de inventario din\u00e1mico que se basa en sensores como los que se est\u00e1n desarrollando en el IQS y herramientas validadas de modelado predictivo. El objetivo final es poder rastrear la concentraci\u00f3n de tritio en la planta mediante la superposici\u00f3n de predicciones a nivel de sistema con mediciones localizadas.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"lazyload wp-image-2939 aligncenter\" src=\"https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-2-300x138.png\" data-orig-src=\"https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-2-300x138.png\" alt=\"UPC\u2019s Advanced Nuclear Technologies 2\" width=\"496\" height=\"228\" srcset=\"data:image\/svg+xml,%3Csvg%20xmlns%3D%27http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F2000%2Fsvg%27%20width%3D%27496%27%20height%3D%27228%27%20viewBox%3D%270%200%20496%20228%27%3E%3Crect%20width%3D%27496%27%20height%3D%27228%27%20fill-opacity%3D%220%22%2F%3E%3C%2Fsvg%3E\" data-srcset=\"https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-2-200x92.png 200w, https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-2-300x138.png 300w, https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-2-400x184.png 400w, https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-2-600x276.png 600w, https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-2-768x353.png 768w, https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-2-800x368.png 800w, https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-2.png 968w\" data-sizes=\"auto\" data-orig-sizes=\"(max-width: 496px) 100vw, 496px\" \/><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\">Fig 2. Simulaci\u00f3n de un experimento en el IQS. Datos experimentales (naranja). Primero se aplica un corrector de error de hist\u00e9resis (violeta), luego un filtro pasa bajos (rojo) para finalmente estimar (verde) el valor real (azul). (JM Sojo, MSc Thesis, 2018, http:\/\/hdl.handle.net\/2117\/120236)<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Conversi\u00f3n de energ\u00eda<\/strong><\/p>\n<p>Una planta nuclear de fusi\u00f3n tiene como objetivo producir electricidad. La conversi\u00f3n de potencia con ciclos de CO<sub>2<\/sub> supercr\u00edtico presenta varias ventajas frente a otras alternativas: principalmente su compacidad y su mayor eficiencia en los rangos de temperatura de funcionamiento del refrigerante primario de los reactores de fusi\u00f3n.<\/p>\n<p>En un escenario futuro con una gran penetraci\u00f3n de las energ\u00edas renovables en la red el\u00e9ctrica, la operaci\u00f3n flexible de las centrales nucleares ser\u00e1 imprescindible. El dise\u00f1o y la operaci\u00f3n de estas plantas requerir\u00e1n herramientas de an\u00e1lisis din\u00e1mico robustas y flexibles.<\/p>\n<p>ANT est\u00e1 explorando las capacidades de c\u00f3digos termohidr\u00e1ulicos de sistema existentes, como RELAP5-3D, y otras herramientas m\u00e1s flexibles (como la caja de herramientas Modelica) para modelar los sistemas hidr\u00e1ulicos de una planta de fusi\u00f3n, con el objetivo de dise\u00f1ar una estrategia de control adecuada. El objetivo final es contar con herramientas que permitan maximizar la producci\u00f3n el\u00e9ctrica de la planta nuclear de fusi\u00f3n mientras se asegura que los par\u00e1metros de operaci\u00f3n (tales como presiones y temperaturas) se mantienen dentro de los l\u00edmites de las especificaciones t\u00e9cnicas. Sin embargo, para lograr este objetivo ser\u00e1 necesario conocer el comportamiento de los intercambiadores de calor y turbom\u00e1quinas que operan con un fluido cercano a su punto cr\u00edtico.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"lazyload wp-image-2942 aligncenter\" src=\"https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-3-300x224.png\" data-orig-src=\"https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-3-300x224.png\" alt=\"UPC\u2019s Advanced Nuclear Technologies 3\" width=\"469\" height=\"350\" srcset=\"data:image\/svg+xml,%3Csvg%20xmlns%3D%27http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F2000%2Fsvg%27%20width%3D%27469%27%20height%3D%27350%27%20viewBox%3D%270%200%20469%20350%27%3E%3Crect%20width%3D%27469%27%20height%3D%27350%27%20fill-opacity%3D%220%22%2F%3E%3C%2Fsvg%3E\" data-srcset=\"https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-3-200x149.png 200w, https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-3-300x224.png 300w, https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-3-400x298.png 400w, https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-3-600x447.png 600w, https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-3-768x573.png 768w, https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-3-800x597.png 800w, https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/UPCs-Advanced-Nuclear-Technologies-ANT-3.png 822w\" data-sizes=\"auto\" data-orig-sizes=\"(max-width: 469px) 100vw, 469px\" \/><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\">Fig 3. Lazo de conversi\u00f3n de CO<sub>2<\/sub> supercr\u00edtico modelado en Modelica\u00ae<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Actividades del Grupo de Investigaci\u00f3n de Tecnolog\u00edas Nucleares Avanzadas (ANT) de la UPC en [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":6,"featured_media":2939,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[45],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2952"}],"collection":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2952"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2952\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2960,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2952\/revisions\/2960"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/2939"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2952"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2952"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2952"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}