HEAT PIPE COOLED REACTOR USING BRAYTON CYCLE - Atena EditoraAtena Editora

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HEAT PIPE COOLED REACTOR USING BRAYTON CYCLE

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Ao longo das últimas sete décadas, o Laboratório Nacional de Los Alamos (LANL) colaborou com a Administração Nacional da Aeronáutica e Espaço (NASA) em diversos projetos relacionados à exploração espacial. A NASA e o LANL colaboraram no desenvolvimento do reator Kilopower, um dispositivo compacto e leve com uma potência aproximada de 10 kW. O LANL desenvolveu o projeto conceitual MegaPower, um reator de tubo de calor de espectro rápido projetado para produzir 5 MW de energia térmica. Ele foi projetado para operar em locais remotos, independentemente da rede elétrica. O projeto do MegaPower difere significativamente do Kilopower. Além da capacidade de geração de energia, ele não utiliza um conversor Stirling; em vez disso, emprega um ciclo Brayton para a conversão de energia. O núcleo do reator era um cilindro de aço inoxidável 316 com 1 m de diâmetro e 1,5 m de altura. Ele também apresenta um sistema avançado de resfriamento passivo composto por 1.224 tubos de calor de potássio que operam entre 650 e 1000 °C. A eficiência do MegaPower depende do desempenho dos tubos de calor. A eficácia do MegaPower depende das limitações de desempenho impostas pelos tubos de calor, como seu ponto de ebulição e temperatura crítica. A otimização dos tubos de calor depende da estrutura adequada do pavio, da cavidade de vapor e da geometria do evaporador e do condensador para mitigar os riscos associados a transientes. Nos tubos de calor, a secagem ocorre quando há fluido insuficiente para manter a circulação contínua de vapor e líquido. O sistema de conversão de energia utiliza um ciclo Brayton aberto, que oferece vantagens em relação ao ciclo Rankine a vapor.
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HEAT PIPE COOLED REACTOR USING BRAYTON CYCLE

  • DOI: https://doi.org/10.22533/at.ed.317592504128

  • Palavras-chave: Reatores refrigerados por tubos de calor, Ciclo de Brayton, limite de capilariade, limite sônico, Metais alcalinos

  • Keywords: Heat pipe cooled reactor, Brayton Cycle, capillary limit, sonic limit, Alkali metals

  • Abstract: Over the last seven decades, Los Alamos National Laboratory (LANL) has collaborated with the National Aeronautics and Space Administration (NASA) on several projects related to space exploration. NASA and LANL collaborated to develop the Kilopower reactor, a compact and lightweight device with an approximate power output of 10 kW. LANL developed the MegaPower concept project, which is a heat-pipe reactor fast-spectrum design intended to produce 5 MW of thermal energy. It is designed for remote locations to operate independently of the electrical grid. The MegaPower design differs significantly from Kilopower's. In addition to its power capacity, it does not use a Stirling converter; instead, it employs a Brayton cycle for power conversion. The reactor core was a 1 m-diameter, 1.5 m-high cylinder of stainless steel 316. It also features an advanced passive cooling system comprising 1,224 potassium heat pipes that operate between 650 and 1000 °C. The efficiency of MegaPower depends on the performance of heat pipes. The efficacy of MegaPower depends on the performance constraints exhibited by heat pipes, such as their boiling point and critical temperature. The optimization of heat pipes depends on proper wick structure, vapor cavity, and geometry of the evaporator and condenser to mitigate the risks associated with transients. In heat pipes, dry-out occurs when there is insufficient fluid to maintain the continuous circulation of vapor and liquid. The power conversion system utilizes an open Brayton cycle, which offers benefits over the steam Rankine cycle.

  • Daniel de Souza Gomes
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