Design of an axial turbine and compressor for an SC-CO2 power cycle

Hoy en día, la energía nuclear de fisión es una de las alternativas de generación de electricidad más eficientes y potentes que existen. Sin embargo, a pesar de sus numerosas ventajas, uno de los mayores inconvenientes que presenta ese tipo de generación es el elevado coste del combustible. La mejor alternativa es una forma de generación que aún no es posible controlar: la fusión nuclear. La energía nuclear de fusión emplea hidrógeno en lugar del costoso material fisible que emplean las centrales nucleares de hoy en día, por lo que cuando se consiga controlar esa potencia, será una de las fuentes de energía más eficientes disponibles en el mercado. Para poder llegar a desarrollar la energía nuclear de fusión, primero hace falta desarrollar el resto de tecnologías que le dan soporte, entre las que se encuentra el fluido transmisor del calor. Una de las mejores alternativas en este campo es el dióxido de carbono supercrítico, SC-CO2 para abreviar. Dicho fluido se encuentra siempre por encima de 31,1ºC y 7,39 MPa, punto crítico del CO2. Para poder emplear este fluido es necesario diseñar compresores y turbinas. Será el objetivo de este proyecto encontrar diseños viables tanto para el compresor como para la turbina, ambos de tipo axial. Dichos diseños deberán tener un rendimiento y potencias que se ajusten a las especificaciones establecidas por el consorcio EUROfusión para ser utilizados en su planta ex- perimental DEMO, la cual tiene previsto ser construida a mediados del presente siglo.

Nowadays, nuclear fission is one of the most efficient and powerful ways to generate electricity. However, despite its numerous advantages, one of the major drawbacks of such form of generation is the high cost of its fuel. The best alternative is a form of generation that is not yet possible to control: nuclear fusion. Fusion nuclear power uses hydrogen instead of the expensive fissile material used by today's nuclear power plants. In order to be able to develop nuclear fusion energy, it is first necessary to develop the other technol- ogies that give support to it, among which is the heat-transmitting fluid. One of the best alternatives in this field is supercritical carbon dioxide, SC-CO2 for short. This fluid is always above 31.1°C and 7.39 MPa, which represents CO2’s critical point. To be able to employ such fluid, the design of compressors and turbines is necessary. It will be the objective of this project to find feasible designs for the compressor and the turbine, both belonging to the axial type. These designs must have both performances and potencies that conform to the specifications established by the EUROfusion consortium to be used in its experimental DEMO plant, which is scheduled to be built further on in time this century.