Analisi e progettazione termofluidodinamica di un blanket sottocritico refrigerato a sali fusi per un reattore ibrido fusione-fissione basato sul confinamento RFP

Abstract

La presente tesi magistrale si concentra sull'implementazione di un modulo test di blanket fissile all'interno del reattore a fusione RFP, al fine di trasformarlo in un reattore ibrido. Tale approccio sfrutta i neutroni veloci per innescare reazioni di fissione e, adottando un combustibile di tipo MOX, distruggere attinidi superiori. Lo studio si propone di progettare dal punto di vista termofluidodinamico il blanket, calcolando la quantità di potenza termica prodotta e le modalità per la sua asportazione. In particolare, si procede ad identificare il corretto “pattern” del refrigerante all’interno del blanket ed i corretti materiali da utilizzare oltre che i profili di temperatura. Successivamente, verrà proposto a livello concettuale uno scambiatore di calore per riutilizzare questa energia termica. Infine, si condurrà un'analisi termofluidodinamica tramite il software ANSYS Fluent. L'obiettivo finale è fornire una valutazione completa delle prestazioni e dell'efficienza di questo sistema ibrido, aprendo prospettive interessanti per l'energia nucleare avanzata.

This master's thesis focuses on the implementation of a fissile blanket within an RFP based hybrid reactor starting from the features of RFX facility in Padua. This approach harnesses fast neutrons to induce fission reactions in a MOX fuel to transmute actinides. The study aims to design and cool the fission blanket, calculating the amount of thermal power produced. Additionally, it will focus on the design aspect of the blanket, identifying the correct pattern and materials to be used, as well as temperature profiles. Subsequently, a possible solution to evaluate an heat exchanger will be preliminarily designed to reuse this thermal energy. Finally, a thermal-fluid-dynamic analysis will be conducted using ANSYS Fluent software. The ultimate goal is to provide a comprehensive evaluation of the performance and efficiency of this hybrid system, opening up exciting prospects for the future advanced nuclear energy.