Modelado y Simulación de la Transferencia de Tritio usando ...

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© 2012 EA Internacional EcosimPro - 1 - Modelado y Simulación de la Transferencia de Tritio usando EcosimPro CIEMAT - Empresarios Agrupados Internacional Tel: 34 – 91 448 85 98 http: www.ecosimpro.com

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Modelado y Simulación de la Transferencia de Tritio usando

EcosimPro

CIEMAT - Empresarios Agrupados Internacional

Tel: 34 – 91 448 85 98 http: www.ecosimpro.com

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Índice de la presentación

•Motivación del desarrollo

•EcosimPro overview

• Librerías desarrolladas en EcosimPro

• Validación y Verificación

•TBM - HCLL + Sistemas auxiliares

• Sistemas de Extracción y Purificación

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Motivación & Descripción

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Descripción del proyecto

Motivación

•El proyecto propuesto se engloba dentro del proyecto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)

•Exigencia muy severa de control de inventario dinámico y global del tritio . Y por tanto un gran interés en explorar nuevas estrategias de control en base a la simulación de los procesos

•La disponibilidad de un modelo de simulación resulta fundamental a la hora de resolver determinados problemas:

• el conocimiento y control del inventario de tritio en los distintos sistemas de la planta de tritio

• estudio detallado de los fenómenos de transferencia del mismo

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EcosimPro®: Modelling Tool Features

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Empresarios Agrupados www.empre.es

General Description

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ESA-EA Relationship

• EcosimPro (www.ecosimpro.com) project was originally an ESA project for modeling complex environmental control and life support simulation for the International Space Station (Columbus and Hermes)

• In 1995 EA decides to create a commercial product based on this software and move to the Windows operating system.

• ESA is funding every year a part of the new improvements of EcosimPro since EcosimPro has become as the standard ESA tool in the areas of ECLSS, Propulsion and Biological Systems.

• EA and ESA maintains a close relationship in terms of exchanging information, proposing new improvements, creation of standard libraries, etc.

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What is EcosimPro? www.ecosimpro.com

• EcosimPro is a general simulation environment for Object Oriented Modeling (OOM)

• EcosimPro is a user-friendly simulation tool for modelling simple and complex physical processes expressing the behaviour in terms of DAEs and discrete events

• EcosimPro is able to calculate:

– Transients – Steady states – Parametric studies – Custom calculations – Optimization

General Description

Object Oriented Model

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Current Libraries (I)

Thermal balances in power generating plants

(nuclear, combined cycle...)

THERMAL BALANCE

Flow of compressible fluids in piping systems

FLUID

Environmental control and life support systems in manned space craft

ECLSS

Hydraulic transients in space propulsion

PROPSAT

Hydraulic transients PIPELIQTRAN

Hydraulic systems Steady-state mode

PIPELIQ

Self-regulating control systems

CONTROL

Satellite thermal analysis

THERMAL

EcosimPro

Predictive control

PREDICT

Moderador
Notas de la presentación
Sistemas de Control y Autorregulación (CONTROL) Análisis Térmico de Satélites (THERMAL) Flujo de fluidos compresibles en redes de tuberías. Admite flujo bifásico homogéneo (FLUIDA) Sistemas de Control Ambiental y Mantenimiento de la Vida (ECLSS) Balance Térmico (THERMAL_BALANCE) (Antigua HBAL) Redes Hidráulicas en régimen estacionario (PIPELIQ) Propulsión Aeronáutica (GAS_TURBINE) Propulsión Espacial (PROPSAT) Mecánica del Vuelo (FLIGHT_SIM)
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Current Libraries (II)

Aeronautical propulsion

TURBO

Electrical circuits ELECTRIC

1D mechanical systems MECHANICAL

Process plants

PROCESS

Flight mechanics

FLIGHT

Rocket and satellite propulsion ESPSS

Loop heat pipes

HEAT PIPE

EcosimPro

Tritium Modelling TRITIUM

Cryogenic Systems

CRYO_LIBS

Moderador
Notas de la presentación
Sistemas de Control y Autorregulación (CONTROL) Análisis Térmico de Satélites (THERMAL) Flujo de fluidos compresibles en redes de tuberías. Admite flujo bifásico homogéneo (FLUIDA) Sistemas de Control Ambiental y Mantenimiento de la Vida (ECLSS) Balance Térmico (THERMAL_BALANCE) (Antigua HBAL) Redes Hidráulicas en régimen estacionario (PIPELIQ) Propulsión Aeronáutica (GAS_TURBINE) Propulsión Espacial (PROPSAT) Mecánica del Vuelo (FLIGHT_SIM)
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Resumen de aplicaciones desarrolladas con EcosimPro

Principales Sectores industriales

1. Espacio 2. Aeronáutica 3. Energía 4. Procesos 5. Programa de Ciencia para la Industria (CDTI)

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Resumen de aplicaciones desarrolladas con EcosimPro

1. Espacio Tipos de Aplicaciones Herramientas disponibles y/o experiencias de interés Aplicabilidad

Sistemas de Control Ambiental y Soporte de Vida Librería de componentes ECLSS Procesos Termoquímicos

Proyecto ARES de ESA (Air Revitalization System for ISS): - Simulación de la Producción de oxígeno a partir del agua - Simulación de la captura y control del CO2 en cabina - Simulación de la conversión del CO2 en agua y metano - Simulación de la recuperación del agua producida en los procesos

Procesos biológicos/bioquímicos

Propulsión Química y eléctrica (Lanzadores y Satélites) Librería de componentes ESPSS

Redes hidráulicas (incluso flujos compresibles y bifásicos) Librería de componentes FLUIDAPRO

Sistemas de Potencia (Satélites)

Librería de componentes ELEC_MACHINES: - Control carga y descarga de batería del satélite, así como distribución a consumidores

Procesos electroquímicos

Almacenamiento de energía por vía electroquímica

Control Térmico

Librería de componentes THERMAL: - Cálculo de cargas térmicas por conducción, convección y radiación

Librería de componentes HEAT PIPES Refrigeración sin componentes activos (pequeña potencia)

Librería de componentes LHP Refrigeración sin componentes activos (mediana potencia)

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Resumen de aplicaciones desarrolladas con EcosimPro

Tipos de Aplicaciones Herramientas disponibles y/o experiencias de

interés Aplicabilidad

Turbopropulsor Librería de componentes TURBO Modelado Turbomaquinaria

Control ambiental y soporte de vida en cabina Librería de componentes ECS

Sistemas Auxiliares (Combustible, Refrigeración, Eléctrico, etc) Librería de componentes AUX_SYSTEMS

2. Aeronáutica

www.proosis.com

It includes all the typical components of aero engines, such as compressors, turbines, fans, nozzles, shafts, propellers, combustion chambers…

TURBO library

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Resumen de aplicaciones desarrolladas con EcosimPro

3. Energía Tipos de Aplicaciones Herramientas disponibles y/o experiencias de interés Aplicabilidad

Redes de tuberías/conductos

Librería de componentes PIPELIQ (estacionarios) Modelado redes de distribución y transporte

Librería de componentes PIPELIQTRAN (estac y transitorios) Modelado redes de distribución y transporte

Librería de componentes FLUIDAPRO (estac y transitorios i. flujos bifásicos) Modelado redes de distribución y transporte

Balances Térmicos Librería de componentes THERMAL_BALANCE Estudio balances térmicos a diversas potencias

Sistemas de Planta

Librería de componentes PLANT_SYSTEMS

Estudio dinámico sistemas

Modelado transitorios planta cogeneración-refinería

Modelado sistema colectores parabólicos planta termosolar (CENER)

Modelado planta de tritio y TBMs(ITER)

Modelado sistemas criogénicos (CERN e ITER)

Sistemas Eléctricos Librería de componentes ELEC_MACHINES Estudio sistema eléctrico

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Resumen de aplicaciones desarrolladas con EcosimPro

4. Procesos Tipos de Aplicaciones Herramientas disponibles y/o experiencias de interés Aplicabilidad

Procesos químicos Librería de componentes PROCESS Modelado procesos químicos varios

Control

Librería de componentes CONTROL Estudio sistema control

Librería de componentes PREDICTIVE_CONTROL Estudio sistema control

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Resumen de aplicaciones desarrolladas con EcosimPro

5. Science Infrastructure

Para más información:

www.ecosimpro.com

Applicatios Available Libraries and Experience

Cryogenic Library CRYO_CERN (under development) Important enhancement and extension under development

Tritium Library TRITIO_SIM under development

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Success Histories

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1. Example of a complex model for modeling: the Vulcain engine

• Example: Vulcain Main Stage

1

2Pump

12

SinglePipe

123

12

SinglePipe

Pt

Bound_PT_liq

12

PT

LOX LH2

TP LOX TP LH2

LEO LEH1

2SinglePipe

PT

12

1

2

SonicTurbine

1

2

SonicTurbine

12

SinglePipef1f2

GasCo

mb_to

_Fluid

a

1 2SinglePipe

1 2

Valve

12

SinglePipe

1 2SinglePipe

12

12

1 212

31 2

12

1 2

12

VAO VAH

1 2

VGO

VCO

VGH

VCH

12

Valve

12

SinglePipe

12

SinglePipe

12

SinglePipe1

2SinglePipe

VGC

CombustChamber_GasLiq

f_liq f Gas

tp

s_pos_gas

tp_chRegCircuit

1

2CombustChamber_GasLiq

f_liq f Gas

tp

s_pos_gas

12

Single

Pipe

12

31

2

Valve

1 2

Valve

EcosimPro model

O2 line

H2 line

Turbine and Pump

Gas generator

Combustion chamber and refrigeration Nozzle

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ECO

ECO

ECO

SHSH

V1

V2

S8

Eco4 Eco3 Eco2

Eco1EvLP

EvIPEvHP

P1

SH

S3

V3

SHSH

P3

mix3

mix1

P2

A

G

TurLP

mix4

P8

P7

P6

P5 Air

Gas

TurIPTurHP

Pu1

Div5Pu2

Pu3

V5

Tg

Con

DrHP DrLPDrIP

ECO

SH

Mix21

Mix22

Pu5

Div31

Div41

Planta de Ciclo Combinado de CASTEJON

Modelo de Ecosimpro

ECO

VHP

VIP

VLP

VATH

S1 S6 S5

RHATT

S4

M10

FH

M11

ALT

V4

M12

N

circ_in circ_out

aire_in

aire_out

Div7 V6

P4

dg_2

2. Example of a Combine Cycle Model

EcosimPro Model

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3. Example of a Reverse osmosis desalination

EcosimPro Model

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EcosimPro

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Body globe valve

with diaphragm actuator

Prepilot Pilot

Error in pressure regulated (Opening)

Rate calculation and

limitation

Calculation of valve

opening

Control Blocks

4. Example of a Pressure Regulator Valve

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5. LHC Simulation

Helium compressor station of Large Hadron Collinder (LHC) at CERN

Helium refrigerator of LHC

Main modelled parts and processes: • Compressor station

• Coldbox

• Intermediate cryostat

• Coil cryogenic system

Moderador
Notas de la presentación
¿Qué es EcosimPro? EcosimPro es una herramienta matemática para el modelado y simulación de sistemas continuos y discretos Representa el estado del arte en las técnicas de modelado de sistemas dinámicos
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Model of an helium compressor station of LHC at CERN

5. LHC Simulation

Moderador
Notas de la presentación
¿Qué es EcosimPro? EcosimPro es una herramienta matemática para el modelado y simulación de sistemas continuos y discretos Representa el estado del arte en las técnicas de modelado de sistemas dinámicos
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Reached goals using LHC simulator (PROCOS):

• High accuracy simulation of the cryogenic system working

• Validating the control system of cryogenic plant of LHC by simulating real work conditions

• Training of LHC operators by working with the model simulated before working with the real system

5. LHC Simulation

Moderador
Notas de la presentación
¿Qué es EcosimPro? EcosimPro es una herramienta matemática para el modelado y simulación de sistemas continuos y discretos Representa el estado del arte en las técnicas de modelado de sistemas dinámicos
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6. Steam Stability Study (PORTO Refinery)

The steam stability analysis allows verifying the proper operation of the Heat Recovery Steam Generators that are going to be installed in the new Cogeneration Plant at Porto Refinery

Schematic of the complete model

Moderador
Notas de la presentación
¿Qué es EcosimPro? EcosimPro es una herramienta matemática para el modelado y simulación de sistemas continuos y discretos Representa el estado del arte en las técnicas de modelado de sistemas dinámicos
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Main components of the SMART-1 Electric propulsion system

EcosimPro Model

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Main Concepts in EcosimPro

Main Concepts in EcosimPro

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EcosimPro®: modeling tool features

EcosimPro is a latest generation modelling and simulation tool which has been developed by Empresarios Agrupados over the past 20 years

EcosimPro features a man-machine interface which facilitates the task of creating models intuitively

It was originally developed by the European Space Agency

EcosimPro provides an object-oriented non-causal approach for creating reusable component libraries and are based on very powerful symbolic and numerical methods capable of processing complex systems of differential-algebraic equations

F = m * a o

F – m * a = 0 o

a= F/m

This is one of the keys to re-use the same components for different studies because...

the equations are automatically transformed!

Moderador
Notas de la presentación
¿Qué es EcosimPro? EcosimPro es una herramienta matemática para el modelado y simulación de sistemas continuos y discretos Representa el estado del arte en las técnicas de modelado de sistemas dinámicos
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• EcosimPro User Interface: General

General Toolbar

Library area

-.el files - compiled components - partitions - experiments - symbols - schematics

Messages area

Editing area

View Mode

User Interface

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• View Mode: Simulation View Running experiments

Batch execution

Execution in Monitor

User Interface

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What is a Port? • A port encapsulates the variables that represent the actual physical exchange among components • The components are connected by ports (electrical, control, fluid, thermal, etc)

EcosimPro. El Language

What is a Component? • A component is the most elementary block in EcosimPro • It is a concept which is equivalent to a class in programming • The difference is that instead of encapsulating methods or functions, it encapsulates a mathematical model

PORT Fluid SUM REAL w "mass flow (kg/s)" EQUAL REAL p "pressure (Pa)" END PORT

Fluid Port changes: -Mass flow - Pressure

Ports

Component Valve

COMPONENT Valve PORTS IN Fluid f_in -- Fluid port IN OUT Fluid f_out -- Fluid port OUT DATA REAL Cv -- Max flow area DECLS REAL dP -- Pressure differential CONTINUOUS f_in.P - f_out.P = dP -- calculation of

pressure m / sqrt(dP * f_in.rho) = Cv * position.signal END COMPONENT

The equations are written in any order and format. Afterwards, EcosimPro transforms them symbolically

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Librerías desarrolladas en EcosimPro

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El proyecto Iter es un proyecto de cooperación internacional en el que colaboran China, la Unión Europea, Japón India, Corea, Rusia y Estados Unidos.

Tiene como objetivo el demostrar que el uso de la fusión nuclear como fuente de energía es técnica y energéticamente factible

El sistema se basaría en la reacción que se indica a continuación:

Debido a la escasez de tritio y su necesidad para este proceso, los sistemas de producción y recuperación de tritio cobran especial importancia

PLANTA DE TRITIO

Existe una exigencia muy severa de control de inventario dinámico y global del tritio, en base a las estrategias habituales de balance de masa y con las particularidades añadidas de que son sistemas muy complejos y las propias peculiaridades del tritio como isótopo

Librerías en EcosimPro

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El desarrollo de modelos centrados en el control del inventario de

tritio con la herramienta de modelado EcosimPro de Empresarios Agrupados (EA) en colaboración con el CIEMAT, permite simular:

1. Fenómenos de transferencia: Simulaciones similares a las que se pueden

realizar con tmap7. Las librerías se han verificado frente a esta herramienta y validado con resultados experimentales

2. Test Blanket Modules (TMB) en la configuración HCLL

3. Ciclo interno de regeneración del Tritio (TBM + Sistemas auxiliares)

4. Extracción y purificación de corrientes tritiadas: modelado de los sistemas de la PdT (cámara de vacío, TEP, ISS, lechos…)

Librerías en EcosimPro

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Librerías en EcosimPro

1. TRITPLANT_UNITS

2. TRITPLANT_EXAMPLES

- Validaciones

- TBM schematics

- TBM + Auxiliary systems schematics

- PdT systems schematics

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Librerías en EcosimPro

TRITPLANT_UNITS - Enumerados

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Librerías en EcosimPro

TRITPLANT_UNITS

-Cálculo de propiedades - Prop_atomic.el:

diffussion_coef; solubility_coef; recombination_coef; disociation_coef

- Prop_gases.el:

dens_gas; pres_sat_elem;

- Prop_liquids.el:

dens_liq_elem;dens_liq_mix

-Funciones: Node_distribution

IntegBackwardO2

f_reaction -- Function used to determine the reaction rate when it is: R = k(Ca·Cb-1/K·Cc·Cd)

f_reaction2 -- Function used to determine the reaction rate when it is: R = kCa·(2·Ca+Cc+Cd)

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- 38 -

Librerías en EcosimPro

TRITPLANT_UNITS - PORTS

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- 39 -

Librerías en EcosimPro

TRITPLANT_UNITS - PORTS

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- 40 -

Librerías en EcosimPro

TRITPLANT_UNITS - PORTS

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Validación y Verificación

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Validaciones

• Enclosure pre-charged with a fixed quantity of Tritium, allowed to diffuse through a finite slab of SiC (ct =0 = 0)

• The surface of the slab in equilibrium with the source enclosure. • Boundary condition at the exit side of the slab constant at zero concentration.

Validation 1 (theoretical cases) from TMAP: Diffusion from a Depleting Source

Schematic Model

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• Initial conditions of Enclosure P: 1e6 Pa. • Boundary conditions = 0 except temperature = 2373 K • Simulation for 140s. • Results comparison:

Fractional Release of Tritium from a depleting source

Fractional release of tritium from depleting source

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25 30

t (s)

Rel

ease

Fra

ctio

n (%

)

EcosimPro

Tmap7

Theory

Validaciones

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EcosimPro

- 44 -

Atomic Flux at x = 0 (at/m2s)

Atomic flux

0

2E+18

4E+18

6E+18

8E+18

1E+19

1.2E+19

1.4E+19

0 20 40 60 80 100 120 140 160

time (s)

J at

x =

0 (a

t/m2 s

)

EcosimPro

tmap7

Validaciones

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- 45 -

Validaciones

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- 46 -

Validaciones

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- 47 -

Validaciones

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- 48 -

• For validating enclosure reaction simulation

Validation 2 (theoretical cases) from TMAP : Enclosure Reaction Problems

Product pressure Evolution

2.1. Simple Forward Reactions

• Reaction: • 2 cases: -Equal starting pressures

ABBA →+

-Unequal starting Pressures

Product Pressure history

0.0E+00

2.0E-07

4.0E-07

6.0E-07

8.0E-07

1.0E-06

1.2E-06

0 10 20 30 40 50 60

t (s)

P (P

a)

Equal starting PressuresTheoryUnequal Starting PressuresTheory

Validaciones

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- 49 -

Pressure Evolution

2.2. Series Reactions

• Reaction:

CBA kk →→ 21

Pressure history

0.00E+00

2.00E-07

4.00E-07

6.00E-07

8.00E-07

1.00E-06

1.20E-06

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

t (s)

P(Pa

)

T2 EcosimProT2 TheoryHT EcosimProHT TheoryHTO EcosimProHTO Theory

Validaciones

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• Enclosure connected to a material. Interactions: H2, T2, HT

Validation 3 (theoretical cases) from TMAP: Species Equilibration on a Reactive Surface

Schematic Model

• 2 experiments: -Equal starting Pressures (H2 = T2 = 1e4 Pa)

• Both with the same structure:

-Unequal starting Pressures (H2 = 1e4; T2 = 1e5)

Validaciones

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- 51 -

• Results comparison: Pressure Evolution in each case

Pressure evolution Exp 1

Pressure evolution Exp 2

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 1 2 3 4 5 6 7

Product

Theory

Reactives

Theory

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

0 1 2 3 4 5 6 7

H2 EcosimProH2 TheoryHT EcosimProHT TheoryT2 EcosimProT2 Theory

Validaciones

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EXPERIMENTO LIBRETTO 4.1 LIBRETTO: Liquid BReeder Experiment with Tritium Transport Option

- It studies the Tritium (produced in a tube filled with Lead Lithium) permeation rate through pre-oxidized ferritic-martensitic EUROFER97 and also through a austenitic steel (316L) into a He cooling channel

Goal: the dynamic simulation to reproduce tritium release-rate data, both permeation and desorption at LIBRETTO-4 capsules

31

42

63 THenLi +→+

• Total tritium production:

contcontEuroferPermExt ndst 21, φφφφφ +=+=

(“2nd containment”)

LprExt 316,φφφ +=

EuroferPerm,φ

2 TRITIUM TRANSFER LINES

1 - Permeation through EUROFER wall

2 - Permeation at 316 L wall + desorption at PbLi free surface (EXTRACTION line)

(“1st containment”)

Validaciones

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• It models the experiment LIBRETTO 4.1 in which the generator material is 316L in one side and EUROFER in the other.

• The generator material is also connected upside with an enclosure • EUROFER and 316L are in contact with enclosures • Enclosures are not modeled, but used as boundary conditions

Validaciones

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Total Tritium production flux comparison Permeation through EUROFER wall + Permeation at 316 L wall +

desorption at PbLi free surface

Validaciones

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TBM-HCLL + Sistemas Auxiliares

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1. Sin dinámica de fluidos: únicamente generación y difusión. Basado en la simetría central.

TBM HCLL+ Sistemas Auxiliares

TES: extracción de T. Caja negra con eficiencia (0.9)

Ciclo de He: Cajas negras. CPS con eficiencia (0.9)

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2. Considerando flujo de LiPb • Componente Pipe: difusión + generación+ flujo.

• Channel

• Modelo TBM: canales para la forma en U. Generación = f(t,x): Pulsos: valores entre 0 y 1 desde el puerto

TBM-HCLL + Sistemas Auxiliares

( ) ( )∫ −⋅⋅= smatepgen xwb 2/

Perfil de generación de T

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2. Considerando flujo de LiPb • Ciclo de T:

• Tanques CT y ST • Extracción de T en TEU (eff)

• Ciclo de He: condición de contorno cT = 0

TBM HCLL+ Sistemas Auxiliares

TBM

TEU

CT ST

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2. Considerando flujo de LiPb Datos del sistema

TBM: - canal discretizado en sentido longitudinal - generación: exponencial integrada tiene un valor total de 1.48 mol/s - T = 450ºC - Eurofer: S permeación = 0.644 m Espesor: 2.44e-3 m - Canal: V = 2.9356e-2 m3

L = 0.79 m Sección = 0.03655 m2

uLiPb = 0.1 m/s TEU: - eff = 0.9 - L = 1.7 m - D = 0.06m - e = 2.5mm Tanque:- V = 0.8m3 - Espesor de pared = 2 cm Pipes: - L: Pipe1 = 11.7 m Pipe 2 = 3 m Pipe 3 = 3 m Pipe 4 = 8.7m - D = 42.2 mm - e = 3.56 mm - u = 0.1-1 kg/s

TBM-HCLL + Sistemas Auxiliares

TBM

TEU

CT

ST

Pipe 1

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Resultados:

TBM-HCLL+ Sistemas Auxiliares

TBM

TEU

CT

ST

Evolución de la concentración de tritio en los canales del TBM para todos los puntos discretizados

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Extracción y Purificación de corrientes tritiadas

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Sistemas de Extracción y Purificación

La Planta de Tritio está constituida por los sistemas:

• Sistema de Alimentación de Combustible (FS): Alimentación a la cámara de vacío con mezcla de gases.

• Cámara de Reacción (VV): Cámara de vacío donde se da la reacción de combustión y adsorción a las paredes.

• Sistema de Bombeo Primario (PVS + BF): Evacúa los productos del plasma y los bombea hacia el Sistema de Procesamiento Primario y de Purificación

• Sistema de Procesamiento Primario y Purificación (TEP/FCU-E): Para recuperar el tritio en los productos de reacción se separan H, D y T del resto de especies.

• Sistemas de Separación Isotópica (ISS): Destilación criogénica para separar especies isotópicas.

• Sistema de Almacenamiento Temporal y Aprovisionamiento Dinámico (SDS): Almacenamiento de los productos destilados en lechos de hidruros metálicos

• Sistema de Destritiación de Efluentes (WDS): Extracción del tritio contenido en el agua procedente de los procesos de la planta de tritio

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Planta de Tritio

Sistemas de Extracción y Purificación

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FS+VV+ PVS + BF:

• Alimentación de 2 tipos: - Peripheral feed: mezcla de gases

- Deep feed: únicamente D2

• Vacuum Vessel : incluye:

• Quemado: Impuesto por tasa de quemado

• Adsorción: fracción del inventario dinámico.

• Bombeo: flujo bombeado se da como condición de contorno.

8 escenarios de alimentación al reactor considerados (razón T/D)

Sistemas de Extracción y Purificación

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TEP:

1.Permeador Frontal: se logra recuperar el 95% de las especies Q2 2.Sistema de Destritiación: Reactor catalítico + Permeador frontal con recirculación Reacciones: 3. PERMCAT: formado por

- reactor catalítico - corriente de H2 - permeador (membrana) que favorece el intercambio isotópico entre T e H

Sistemas de Extracción y Purificación

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ISS:

Sistema que combina Columnas de Destilación Criogénica con equilibradores para conseguir el grado de separación deseado.

• Columna de Destilación Criogénica: Columna de Relleno que permite la separación por diferencia de temperatura de las especies isotópicas.

• Sistemas auxiliares:

• Control: se controla el nivel en el fondo de la columna y en el tanque de cabezas modificando el flujo de salida de líquido.

• Reboiler: La corriente de líquido de colas pasa a vapor saturado

• Condenser: El vapor de cabezas se condensa como líquido saturado que se acumulará en el tanque.

Columna de destilación: datos de nº de etapas, dimensiones, ΔP, transferencia, …

Sistemas de Extracción y Purificación

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SDS:

• Columna de Adsorción: Adsorberán la especie correspondiente hasta llegar a saturación. Dos columnas en paralelo: carga/descarga

• Válvula : En función de la señal de saturación o no que llegue de cada una de las columnas, dirigirá el flujo hacia una u otra.

Se creará un sistema semejante a este para cada una de las corrientes que tengan previsto su almacenamiento en lechos de adsorción.

La descarga de los lechos, alimentará la cámara de vacío, cerrando el ciclo de la Planta de Tritio

Sistemas de Extracción y Purificación

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VV+TEP+ISS System:

Conexión de sistemas de PdT:

•Alimentación: peripheral Feed + Deep Feed

•Vacuum Vessel: Cámara de Reacción

•TEP: Permeción y reacción para extracción de isótopos

•ISS: Destilación para purificación de corrientes

Sistemas de Extracción y Purificación

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VV+TEP+ISS System:

Perfiles en TEP

Perfiles en Columna de Destilación Criogénica

Sistemas de Extracción y Purificación

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