Füzyon reaktörü tabanlı entegre enerji sistemlerinin geliştirilmesi: Nötronik, termodinamik ve hidrojen üretim analizi
Development of fusion reactor-based integrated energy systems: neutronic, thermodynamic, and hydrogen production analysis
- Tez No: 984738
- Danışmanlar: PROF. DR. ADEM ACIR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Temiz enerji kaynaklarının insanlığın tüm ihtiyaçlarını karşılayacak düzeye ulaştırılması ve karbon içermeyen enerji sistemlerinin ticarileşmesi, sürdürülebilir bir gelecek için kritik hedefler arasında yer almaktadır. Bu hedefler doğrultusunda, sürdürülebilir ve güvenli enerji üretim potansiyeli ile füzyon enerjisi umut vadeden bir çözüm sunmaktadır. Tez kapsamında, füzyon enerjisi kaynak olarak kullanılmış, hidrojen ve elektrik üretimi için entegre sistemler tasarlanmıştır. Füzyon reaktörü olarak uygun fiyatlı, sağlam, kompakt bir füzyon reaktörü tasarımı seçilmiş, seçilen füzyon reaktörü nükleer kod aracılığı ile modifiye edilmiş ve farklı nötronik parametreler altında reaktör potansiyeli değerlendirilmiştir. Hidrojen üretim çevrimi olarak üç-adımlı ve dört-adımlı magnezyum-klor çevrimleri belirlenmiş, simülasyonları yapılmış ve parametrik çalışmalar yürütülmüştür. Ayrı ayrı incelenen tüm alt sistemler, temiz enerji üretimi için entegre edilmiş, enerji ve ekserji yaklaşımlarıyla Termodinamiğin birinci ve ikinci yasalarına göre analiz edilmiştir. Ayrıca, füzyon enerjisinin insanlığın ihtiyaçlarını karşılamada kaynak olarak kullanımı bir vaka çalışması ile analiz edilmiştir. Füzyon reaktörü sürücülü üç-adımlı magnezyum-klor entegre sisteminde enerji ve ekserji verimleri sırası ile %28,38 ve %40,91 olarak elde edilmiştir. Benzer şekilde, füzyon reaktörü sürücülü dört-adımlı magnezyum-klor entegre sisteminde ise enerji verimi %24,86 ve ekserji verimi %35,83 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, bu tez ile füzyon enerjisinin gelecekte ticarileşmesi durumunda sürdürülebilir yaşam alanlarının ihtiyaçlarını karşılamak üzere enerji kaynağı olarak kullanımı değerlendirilmiştir. Sürdürülen vaka çalışmasına göre sürdürülebilir yaşam alanında kullanılmak üzere, mahal ısıtması için 29,38 MW termal enerji ve evsel kullanım için 59,07 MW elektriksel güç, saniyede 243,50 kg arıtılmış su ve 1,24 kg/s hidrojen üretilmiştir.
Özet (Çeviri)
Ensuring clean energy sources meet all human needs and commercializing carbon-free energy systems are among the critical goals for a sustainable future. In line with these goals, fusion energy, with its sustainable and safe energy production potential, offers a promising solution. Within the scope of this dissertation, fusion energy is used as a source, and integrated systems for hydrogen and electricity production are designed. An affordable, robust, and compact fusion reactor design is selected as the fusion reactor. The selected fusion reactor is modified using a nuclear code, and the potential of the reactor is evaluated under various neutronic parameters. The three-step and four-step magnesium-chlorine cycles are determined as hydrogen production cycles, simulations are performed, and parametric studies are conducted. All subsystems examined separately are integrated for clean energy production, and analyzed using energy and exergy approaches according to the first and second laws of thermodynamics. Furthermore, the use of fusion energy as a resource to meet human needs is analyzed through a case study. In the three-step magnesium-chlorine integrated system driven by a fusion reactor, the energy and exergy efficiencies are obtained as 28.38% and 40.91%, respectively. Similarly, in the four-step magnesium-chlorine integrated system driven by a fusion reactor, the energy efficiency is calculated as 24.86% and exergy efficiency as 35.83%. Consequently, this thesis evaluates the potential use of fusion energy as a primary energy source to meet the needs of sustainable communities in the event of its commercialization in the future. According to the conducted case study, the system was able to supply 29.38 MW of thermal energy for district heating, 59.07 MW of electrical power for residential use, as well as 243.50 kg/s of freshwater and 1.24 kg/s of hydrogen.
Benzer Tezler
- Production and characterization of W-Ni matrix composites reinforced with CeB6, NdB6, ErB4 particulates by powder metallurgy methods
CeB6, NdB6, ErB4 partikülleri ile takviye edilmiş W-Ni matris kompozitlerin toz metalurjisi yöntemleri ile üretimi ve karakterizasyon çalışmaları
BURÇAK BOZTEMUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI
- Döteronla oluşturulan nükleer reaksiyonlar için ampirik ve yarı-ampirik tesir kesiti formüllerinin araştırılması
Investigations of empirical and semi-empirical cross section formulas for deuteron-induced nuclear reactions
MUSTAFA YİĞİT
Doktora
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE GÜNEŞ TANIR
- Theoretical and experimental ınvestigation of plasma-wall ınteraction and material reliability ın fusion based tokamak reactor
Füzyon tabanlı tokamak reaktörlerinde plazma duvar etkileşimi ve malzeme güvenilirliğinin teorik ve deneysel olarak incelenmesi
ALPER PAHSA
Doktora
İngilizce
2023
EnerjiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAHRETTİN GÖKTAŞ
- N,n-dimetil aminofenil ve taç eter grupları ile modifiye edilmiş asimetrik çinko ftalosiyanin tabanlı ve iki kanallı Be2+ sensörü
N,n-dimethyl aminophenyl and crown ether modified asymmetric zinc phthalocyanine based and double channel Be2+ sensor
MUSTAFA SEZEN
- Durağan elektrostatik hapsetme füzyon reaktörü tasarımı ve iyon davranışlarının belirlenmesi
Design of an inertial electrostatic confinement fusion device and determination of ion behavior
BEKİR DURSUN