Sustainable energy for scientific Antarctic stations : development of a concept power plant using a small modular reactor coupled with a supercritical a CO2 Brayton cycle

Antártida es el continente con las condiciones más severas de la Tierra, a pesar de ello, reúne una gran cantidad de población debido a su importancia en la investigación científica. Por su rol en el conocimiento científico, este continente indefectiblemente estará más poblado en el futuro debido a que nuevas áreas de investigación serán abiertas. Esta tesis desarrolla un concepto de planta de energía basado en un reactor modular pequeño (SMR) acoplado a un ciclo Brayton de CO2 supercríıtico como una solución sustentable alternativa para la Antártida. Para ello, se realiza un completo análisis de las estaciones científicas y sus requerimientos de energía con especial énfasis en las estaciones McMurdo-Scott, Estación polar Amundsen-Scott y estaciones de la isla Rey Jorge. Además, una comparación entre diferentes tecnologías de Reactores modulares pequeños (SMR) y tecnologías de conversión de energía fue realizada. Para la optimización del ciclo térmico fue utilizado un modelo matemático junto a un análisis del valor total de conductancia en los recuperadores. El resultado es un Reactor Modular Pequeño de tubos de calor acoplado a un ciclo Brayton de CO2 supercrítico con potencia eléctrica de 1500kW y una eficiencia de 40, 73% enfriado por aire.Antártida es el continente con las condiciones más severas de la Tierra, a pesar de ello, reúne una gran cantidad de población debido a su importancia en la investigación científica. Por su rol en el conocimiento científico, este continente indefectiblemente estará más poblado en el futuro debido a que nuevas áreas de investigación serán abiertas. Esta tesis desarrolla un concepto de planta de energía basado en un reactor modular pequeño (SMR) acoplado a un ciclo Brayton de CO2 supercríıtico como una solución sustentable alternativa para la Antártida. Para ello, se realiza un completo análisis de las estaciones científicas y sus requerimientos de energía con especial énfasis en las estaciones McMurdo-Scott, Estación polar Amundsen-Scott y estaciones de la isla Rey Jorge. Además, una comparación entre diferentes tecnologías de Reactores modulares pequeños (SMR) y tecnologías de conversión de energía fue realizada. Para la optimización del ciclo térmico fue utilizado un modelo matemático junto a un análisis del valor total de conductancia en los recuperadores. El resultado es un Reactor Modular Pequeño de tubos de calor acoplado a un ciclo Brayton de CO2 supercrítico con potencia eléctrica de 1500kW y una eficiencia de 40, 73% enfriado por aire.Antártida es el continente con las condiciones más severas de la Tierra, a pesar de ello, reúne una gran cantidad de población debido a su importancia en la investigación científica. Por su rol en el conocimiento científico, este continente indefectiblemente estará más poblado en el futuro debido a que nuevas áreas de investigación serán abiertas. Esta tesis desarrolla un concepto de planta de energía basado en un reactor modular pequeño (SMR) acoplado a un ciclo Brayton de CO2 supercríıtico como una solución sustentable alternativa para la Antártida. Para ello, se realiza un completo análisis de las estaciones científicas y sus requerimientos de energía con especial énfasis en las estaciones McMurdo-Scott, Estación polar Amundsen-Scott y estaciones de la isla Rey Jorge. Además, una comparación entre diferentes tecnologías de Reactores modulares pequeños (SMR) y tecnologías de conversión de energía fue realizada. Para la optimización del ciclo térmico fue utilizado un modelo matemático junto a un análisis del valor total de conductancia en los recuperadores. El resultado es un Reactor Modular Pequeño de tubos de calor acoplado a un ciclo Brayton de CO2 supercrítico con potencia eléctrica de 1500kW y una eficiencia de 40, 73% enfriado por aire.