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The new layout and regulation of the 'pulsating' power conversion system of EU DEMO WCLL for an effective and safe control of pulse-dwell transitions and increase in plant efficiency

L. Barucca, A. D'Alessandro, A. Burlando, A. Traverso2024年8月Nuclear FusionIF 3出版社

EUROFUSION DEMO is a Fusion Power Plant concept under assessment, based on Tokamak technology. Regarding the Balance of Plant definition, particular effort has been posed to the design of the Power Conversion System (PCS), thermally coupled to the Primary Heat Transport System. Several architectures of the PCS have been assessed, and the present work is focused on the PCS, based on the Rankine Cycle technology and equipped with a Small Energy Storage System (ESS) operated with Molten Salt. A new Energy Map has been released in 2021, revealing uncertainties on the thermal power deposited on the different in-Vacuum Vessel components (i.e. Breeding Blanket, Divertor, Limiters and Vacuum Vessel) and rejected to the coolant of related cooling circuits. This fact leads to several (12) possible operating scenarios. The following treatment will be analyzed the 2022 PCS Small ESS concept design review, performed by the industry with the main aim to align the new layout with the updated thermal inputs and its comparison with the preliminary design developed in 2018. Design novelties will be highlighted, especially those that dealt with improving the cycle control, robustness, safety of the operation and efficiency. The outcomes of the transient analysis will be shown and compared, to verify the mechanical and thermal stress during the DEMO period (pulse/dwell). Finally, a performance and efficiency analysis of the 2022 PCS layout is also presented and compared to 2018 configuration.

日本語訳

EUROFUSION DEMOは、トカマク技術に基づく核融合発電所の概念であり、現在評価が進められている。プラント全体構成(Balance of Plant)の定義に関して、主熱輸送システムと熱的に結合された電力変換システム(PCS)の設計に特に努力が払われてきた。PCSのいくつかのアーキテクチャが評価されており、本研究は、ランキンサイクル技術に基づき、溶融塩で運用される小型エネルギー貯蔵システム(ESS)を備えたPCSに焦点を当てている。2021年に新しいエネルギーマップが公開され、真空容器内のさまざまな構成要素(すなわち、増殖ブランケット、ダイバータ、リミッター、真空容器)に堆積し、関連する冷却回路の冷却材に排出される熱出力に関する不確実性が明らかになった。この事実により、複数の(12の)可能な運転シナリオが生じている。以下の考察では、2022年PCS Small ESS概念設計レビューを分析する。これは産業界によって実施され、その主な目的は、新しいレイアウトを更新された熱入力に適合させるとともに、2018年に開発された予備設計との比較を行うことである。設計上の新規性、特にサイクル制御、堅牢性、運転の安全性、効率の向上に関わるものが強調される。過渡解析の結果が示され、比較され、DEMO期間(パルス/待機)中の機械的および熱的応力を検証する。最後に、2022年PCSレイアウトの性能および効率解析も提示され、2018年構成と比較される。

wiki

DEMOWater-cooled lead-lithium

AIによる論文要約

The new layout and regulation of the 'pulsating' power conversion system of EU DEMO WCLL for an effective and safe control of pulse-dwell transitions and increase in plant efficiency
ENThis paper is targeted at fusion researchers and engineers working on the design and operation of fusion power plants, particularly those interested in the power conversion system and its integration with the rest of the plant.#FusionPowerPlant #PowerConversionSystem #EnergyStorage #DesignOptimization #SafetyAndEfficiency

This paper discusses the design of the power conversion system (PCS) for the EU DEMO fusion reactor, which uses a Rankine cycle with a small energy storage system (ESS) to handle the pulsed nature of the reactor. The design has been updated to align with new thermal input data and improve cycle control, robustness, safety, and efficiency.

新しい設計と制御システムによる EU DEMO WCLL の「脈動」式電力変換システムの効果的かつ安全な制御と発電効率の向上
JAこの論文は、核融合発電の設計と制御に興味のある研究者や技術者に向けて書かれています。特に、発電システムの効率と安全性の向上に関心のある人に役立つと思われます。#核融合発電 #電力変換システム #制御システム #過渡特性 #発電効率

この論文は、トカマク型の核融合発電所 EU DEMO の電力変換システムの設計と制御について説明しています。新しい設計では、発電効率と安全性の向上を目的として、蓄電システムと制御システムの改良が行われています。論文では、発電システムの過渡特性の解析結果も示されています。

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