Aller au contenu principal
Accès ouvert déclaré 2024 conference-paper

Experimental investigation of the cooling performance of an additively manufactured prototype for nuclear fusion energy application

0Citations signalées, ce qui n’est pas une note de qualité
3Institutions déclarées
2Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : it, gb. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Abstract Metal Additive Manufacturing (MAM) is a non-traditional technology recently introduced to manufacture multifunctional mechanical components. In fact, recent developments in Laser Powder Bed Fusion (LPBF) process have enabled the production of materials characterized by high density and high thermal conductivity properties, such as copper alloys and pure copper, making the technology attractive for thermal science. In nuclear fusion energy applications, mechanical components often encounter extremely high heat fluxes. An innovative solution using unconventional integrated cooling channels is therefore required to safely manage the components. However, the high surface roughness in 3D-printed parts represents an intrinsic limitation of the LPBF technology: the cooling channels show high-pressure drops due to the high viscous dissipation generated by the rough surface. To address this challenge, a lab-scale prototype of an e-beam extraction grid for a fusion experiment with an original integrated cooling system was designed and manufactured. Additionally, a novel heating mask was designed and manufactured to reproduce the realistic heat load distribution on the grid during the experimental tests. The prototype was built using additive manufacturing with a CuCrZr copper alloy. The grid underwent heat treatment via solution annealing and age hardening, to increase thermal conductivity from about 100 W m−1 K−1 to almost 300 W m−1 K−1. The prototype was tested at three different constant heat fluxes by varying the water flow rate while measuring the pressure and the maximum temperatures of the grid. A CFD numerical model was also calibrated to estimate the thermo-hydraulic performance of the prototype under test conditions. The experimental and numerical results are presented in terms of overall thermal performance, maximum temperature, and pressure drop.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Experimental investigation of the cooling performance of an additively manufactured prototype for nuclear fusion energy application
Date Crossref
01/05/2024
Éditeur
IOP Publishing
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • University of Padua pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Istituto Nazionale di Fisica Nucleare pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • Brunel University of London Department of Chemical Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • University of Padova Department of Management and Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • National Institute of Nuclear Physics pays non établi dans la notice
    Structure de recherche

University of Padua, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare et Department of Chemical Engineering — Brunel University of London, avec 2 autres affiliations.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

Les sujets associés

Fusion materials and technologiesNuclear reactor physics and engineeringNuclear Materials and Properties

BNTIC News n’est pas le producteur de ces données. Les publications sont interrogées à la demande dans Crossref, OpenAIRE, DOAJ, Europe PMC, HAL, DataCite, AfricArXiv, ROR et la Banque mondiale, sans clé d’accès. OpenAlex reste optionnel. Aucun service payant n’est nécessaire et aucune donnée externe n’est enregistrée en base. Consulter les sources et leurs limites.