LUCIANO ONDIR FREIRE

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Assunto: radiation protection × Assunto: ship propulsion reactors ×

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    Artigo IPEN-doc 27928
    Potential advantages of molten salt reactor for merchant ship propulsion
    2021 - FREITAS NETO, LUIZ G. de; FREIRE, LUCIANO O.; SANTOS, ADIMIR dos; ANDRADE, DELVONEI A. de
    Operating costs of merchant ships, related to fuel costs, has led the naval industry to search alternatives to the current technologies of propulsion power. A possibility is to employ nuclear reactors like the Russian KLT-40S, which is a pressurized water reactor (PWR) and has experience on civilian surface vessels. However, space and weight are critical factors in a nuclear propulsion project, in addition to operational safety and costs. This work aims at comparing molten salt reactors (MSR) with PWR for merchant ship propulsion. The present study develops a qualitative analysis on weight, volume, overnight costs, fuel costs and nuclear safety. This work compares the architecture and operational conditions of these two types of reactors. The result is that MSR may produce lower amounts of high-activity nuclear tailings and, if it adopts the U233-thorium cycle, it may have lower risks of proliferating nuclear weapons. Besides proliferation issues, this 4th generation reactor may have lower weight, occupy less space, and achieve the same levels of safety with less investment. Thus, molten salt regenerative reactors using the U233-thorium cycle are potential candidates for use in ship propulsion.
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    Artigo IPEN-doc 26334
    Potential advantages of molten salt reactor for merchant ship propulsion
    2019 - FREITAS NETO, LUIZ G.; FREIRE, LUCIANO O.; SANTOS, ADIMIR dos; ANDRADE, DELVONEI A. de
    Operating costs of merchant ships, related to fuel costs, has led the naval industry to search alternatives to the current technologies of propulsion power. A possibility is to employ nuclear reactors like the Russian KLT-40S, which is a pressurized water reactor (PWR) and has experience on civilian surface vessels. However, space and weight are critical factors in a nuclear propulsion project, in addition to operational safety and costs. This work aims at comparing molten salt reactors (MSR) with PWR for merchant ship propulsion. The present study develops a qualitative analysis on weight, volume, overnight costs, fuel costs and nuclear safety. This work compares the architecture and operational conditions of these two types of reactors. The result is that MSR may produce lower amounts of high-activity nuclear tailings and, if it adopts the 233U-thorium cycle, it may have lower risks of proliferating nuclear weapons. Besides proliferation issues, this 4th generation reactor may have lower weight, occupy less space, and achieve the same levels of safety with less investment. Thus, molten salt regenerative reactors using the 233U-thorium cycle are potential candidates for use in ship propulsion.
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    Tese IPEN-doc 25448
    Metodologia de especificação e projeto aplicado a usinas nucleares móveis
    2018 - FREIRE, LUCIANO O.
    A importância de métodos de projeto vem crescendo nos últimos anos à medida que sistemas sócio-técnicos complexos se tornam mais numerosos. Além da complexidade, o tamanho e o investimento financeiro destes sistemas amplificam a gravidade dos erros de projeto. O objetivo geral deste trabalho foi desenvolver uma metodologia de especificação e projeto que reduza o tempo e energia para desenvolver um sistema complexo cujas funções sejam conhecidas a priori, gerenciando em paralelo os riscos. O objetivo específico foi verificar a viabilidade econômica de usinas nucleares móveis de pequeno porte. Este trabalho adotou como princípio a lei construtal que prevê o sucesso de sistemas que facilitem os fluxos necessários à sua existência. Após a identificação dos fatores chave para facilitar o fluxo de informações, esta tese desenvolveu um conjunto de conceitos para facilitar o trabalho de engenharia. Aplicando tais conceitos, este trabalho desenvolveu sequências de atividades que descrevem o método proposto, sendo cada atividade detalhada por uma lista de requisitos. A demonstração das vantagens do método proposto foi feita por meio de análise de árvore de eventos e árvore de falhas. Usando o método, esta tese desenvolveu especificações e projetos em vários níveis (empresarial, usina, caldeira nuclear, circuito primário e gerador de vapor). Baseando-se em dados da marinha americana, esta tese desenvolveu um modelo de custo para reatores de pequeno porte. Concluiu que a energia nuclear pode ser competitiva se a potência elétrica média efetiva ao longo da vida útil ficar acima de 30MWe e se o tempo de vida útil for igual ou maior do que 60 anos. Tal fato decorre dos altos custos de aquisição que requerem uma vida longa para compensar o investimento e dos efeitos de economia de escala especialmente pronunciados para reatores a água pressurizada.