Diseño nuclear de un reactor de fusión por confinamiento magnético con envoltura regeneradora líquida de doble refrigerante He/LiPb (DCLL)

Resumen

El presente trabajo, se centra en el análisis neutrónico o, de forma más amplia, el análisis nuclear, de una de las opciones de reactor de fusión basado en una Envoltura Regeneradora designada como DCLL (Dual Coolant Lithium-Lead). Como punto de partida, se han utilizado las especificaciones del Power Plant Conceptual Studies Europeo para llegar a un diseño nuevo, eficiente y tecnológicamente viable, cuyas características se han establecido mediante un riguroso proceso de optimización de los distintos componentes del reactor realizado acoplando las herramientas de diseño (CATIA) con las de simulación del transporte de la radiación (MCNPX) y de análisis de activación (ACAB) a través de la interfaz entre diseño y análisis (MCAM), para determinar el comportamiento de dichos componentes bajo las condiciones reales de operación del reactor y adoptar así las medidas más indicadas para mejorar sus prestaciones. El diseño neutrónico final ha de responder al requisito de autosuficiencia en tritio, eficiencia termodinámica de la envoltura, a la necesidad de mantener el confinamiento magnético del plasma, a los límites de temperatura impuestos por los materiales utilizados y a los límites de irradiación necesarios para garantizar la mayor vida útil de todos los componentes. De acuerdo con esto, se han estudiado: la Tasa de Regeneración de Tritio, la densidad de potencia en los componentes, el Factor de Multiplicación de Energía, la fluencia, los espectros neutrónicos, la producción de helio en los materiales estructurales y el daño (dpa) producido por la radiación. Finalmente, se ha logrado un grado de optimización del diseño que cumple con los requisitos imprescindibles de un reactor, proporcionando diversas opciones de diseño basadas en distintos grados de dificultad tecnológica para los materiales propuestos, que podrán constituir la base conceptual para futuros diseños tanto de reactores de demostración DEMO como para plantas de potencia.