Geri Dön

Pacer füzyon reaktöründe enerji ve hidrojen üretiminin incelenmesi

Investigation of energy and hydrogen production in pacer fusion reactor

PDF İndir

  1. Tez No: 856815
  2. Yazar: MEDİNE ÖZKAYA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ADEM ACIR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Enerji, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 116

Özet

Bu tez çalışmasında PACER füzyon reaktörüne hidrojen üretim tesisi entegre edilerek farklı soğutucu akışkan (Eriyik tuz) ve soğutucu akışkana farklı oranlarda nükleer yakıt karıştırılarak hidrojen üretim potansiyeli incelenmiştir. İlk çalışma da PACER füzyon reaktöründe hacimsel olarak iki farklı mod belirlenmiştir. Mod ①: %25 eriyik tuz + ThF 4 , %75 boşluk ve mod ②: %50 eriyik tuz + ThF 4 , %50 boşluk olarak belirlenmiştir. Eriyik tuz +ThF 4 oranı ise %5 ThF 4 + %95 LiF, %10 ThF 4 + %90 LiF, %15 ThF 4 + %85 LiF, %20 ThF 4 + %80LiF, %25 ThF 4 +%75 LiF şeklinde kullanılarak Monte Carlo yöntemi yardımı ile nötronik analizler yapılmıştır. Nötronik analizlerle enerji çoğaltım faktörü (M) ve trityum üretim oranı (TBR) elde edilmiştir. PACER füzyon reaktörüne entegre edilen hidrojen üretim tesisinde yüksek sıcaklıkta elektroliz (HTE), kükürt - iyot termokimyasal çevrimi (S-I) ve buhar-metan reformasyonunun (SMR) hidrojen üretim yöntemleri kullanılmıştır. Nötronik analizlerle elde edilen M değerine bağlı olarak hidrojen üretim tesisinin toplam termal gücü ), termal güç oranı (1-��) elde edilmiş ve tesiste üretilen hidrojen miktarı hesaplanmıştır. En iyi hidrojen üretim sonucu mod ②'de soğutucu akışkana %25 ThF 4 nükleer yakıt karışımında, SMR yönteminin üç reaksiyonlu SMR+WGS+MCS reaksiyonundan ~90 kg/s olarak hesaplanmıştır. İkinci çalışmada ise soğutucu bölgede kullanılan eriyik tuz Flibe (Li 2 BeF 4 ) içerisine üç farklı nükleer yakıt (ThF 4 , UF 4 +ThF 4 , UF 4 ) kullanılmıştır ve bu nükleer yakıtların her biri üç farklı oranda(%2, %6, %12) karıştırılmıştır. Bu parametrelerin tamamında 6 farklı 6 Li zenginleştirme (%7,5; %20, %40, %60, %80, %90) yapılarak bu oranın etkisi incelenmiştir. Bu veriler kullanılarak Monte Carlo yöntemi yardımı ile nötronik analizler yapılmış enerji çoğaltım faktörü (M) ve trityum üretim oranı (TBR) elde edilmiştir. PACER füzyon reaktörüne demir-klorür termokimyasal yöntemiyle (Fe-Cl) hidrojen üretimi yapılan tesisin toplam Termal gücü, termal güç oranı ve hidrojen üretim miktarı hesaplanmıştır. Sonuç olarak ham soğutucu akışkana karıştırılan nükleer yakıt türünün, hem yakıt oranının hem de 6 Li zenginleştirmenin hidrojen üretim miktarını arttırdığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak bu iki çalışma için ortak parametre belirlenerek dört farklı hidrojen üretim yöntemleriyle elde edilen hidrojen miktarı kıyaslanmış ve hidrojen üretim miktarı ~5,6 – ~88,3 olarak hesaplanmıştır. Elde edilen hidrojen verileri ekonomiklik açısından incelenmiş ve ~358 $/kg.yıl – ~83376 $/kg.yıl kazanç elde edilmiştir.

Özet (Çeviri)

In this thesis study, the hydrogen production facility was integrated into the PACER fusion reactor and the hydrogen production potential was examined by mixing different coolant (molten salt) and nuclear fuel in different proportions into the coolant. In the first study, two different volumetric modes were determined in the PACER fusion reactor. Mod ①: 25% molten salt + ThF4, 75% void and mod ②: 50% molten salt + ThF4, 50% void; was determined as. The molten salt + ThF4 ratio was used as 5% ThF4 + 95% LiF, 10% ThF4 + 90% LiF, 15% ThF4 + 85% LiF, 20% ThF4 + 80% LiF, 25% ThF4 + 75% LiF, and neutron analyzes were carried out with the help of Monte Carlo method. Energy multiplication factor (M) and tritium breeding ratio (TBR) were obtained through neutronic analysis. Hydrogen production methods of high temperature electrolysis (HTE), sulfur iodine thermochemical cycle (S-I) and steam methane reforming (SMR) were used in the hydrogen production facility integrated into the PACER fusion reactor. Depending on the M value obtained by neutronic analysis, the total thermal power (P_hpf) and thermal power ratio (1-𝜓) of the hydrogen production facility were obtained and the amount of hydrogen produced (m ̇ ) in the facility was calculated. The best hydrogen production result was calculated as ~90kg/s from the three-reaction SMR+WGS+MCS reaction of the SMR method in a 25% ThF4 nuclear fuel mixture into the coolant in mode ②. In the second study, three different nuclear fuels (ThF4, UF4+ThF4, UF4) were used in the molten salt Flibe (Li2BeF4) used in the cooling zone, and each of these nuclear fuels was mixed at three different rates (2%, 6%, 12%). In all of these parameters, 6 different 6Li enrichments (7,5%, 20%, 40%, 60%, 80%, 90%) were made and the effect of this ratio was examined. Using these data, neutronic analyzes were carried out with the help of the Monte Carlo method, and the energy multiplication factor (M) and tritium breeding ratio (TBR) were obtained. The total thermal power (P_hpf), thermal power ratio (1-𝜓) and hydrogen production amount (m ̇ ) of the facility, where hydrogen is produced by the iron-chloride thermochemical method (Fe-Cl) for the PACER fusion reactor, were calculated. As a result, it has been determined that the type of nuclear fuel mixed into the raw refrigerant increases the amount of hydrogen production, both the fuel ratio and the 6Li enrichment. As a result, the common parameter for these two studies was determined and the amount of hydrogen obtained by four different hydrogen production methods was compared and the hydrogen production amount was calculated as ~5.6 - ~88.3. The hydrogen data obtained was examined in terms of economy and a gain of ~358 $/kg.year – ~83376 $/kg.year was obtained.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    155917

    Pacer füzyon reaktöründe yakıt ve enerji üretiminin incelenmesi

    Investigation of energy and fuel production in Pacer fusion reactor

    ADEM ACIR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2004

    Makine MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. MEHMET ŞAHİN

    PROF.DR. SÜMER ŞAHİN

  2. Tez No

    83871

    Candu ve Lwr reaktörleri için hylife-II ve pacer füzyon reaktörlerinde fisyon yapabilen yakıtların incelenmesi

    Analysis of fissionable fuels in hylife-II and pacer fusion reactors for Lwr and Candu

    SELAHADDİN ORHAN AKANSU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    Makine MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. NAFİZ KAHRAMAN

  3. Tez No

    97496

    Kurulmuş olan ve kurulması muhtemel nükleer reaktörler ve çalışma prensipleri

    Nuclear reactors which have been founded and will be probably founded and their principles of plant

    MURAT ÖZDEM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2000

    Makine MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Makine Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSEYİN YAPICI

  4. Tez No

    23116

    PNE ve ICP füzyon reaktörlerinde muhtelif çalışma akışkanları için trityum üretimi ve enerji absorpsiyon özelliklerinin nötronik analizi

    Başlık çevirisi yok

    SEBAHATTİN ÜNALAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1992

    Makine MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Makine Ana Bilim Dalı

  5. Tez No

    365218

    İmge füzyon yöntemine dayalı otomatik odaklama ve yüksek çözünürlüklü mikroskobik görüntüleme sistemi geliştirme yaklaşımı

    Development approach of microscopic imaging with high resolution and auto-focusing based on image fusion method

    HÜLYA DOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKaradeniz Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MURAT EKİNCİ

Geri Dön