Modeling of the DYNASTY facility and development of its data acquisition and control system

The DYNASTY facility is a natural circulation loop designed for the experimental study of the natural circulation behavior of fluids subjected to distributed heat generation. The main objective of the facility is the study of the natural circulation equilibrium stability of internally heated molten salt. The results of the experiments performed on the DYNASTY facility will be used for the development of the Molten Salt Fast Reactor, within the EU SAMOFAR (Safety Assessment of the Molten Salt Fast Reactor) project. Through this thesis work, DYNASTY is made operational, by developing a new simulation model and designing and building the data acquisition and control system of the facility. Firstly, a Simulink® model of the DYNASTY facility is developed and tested, finding various stable and unstable equilibrium states of the molten salt natural circulation, based on the thermal power provided to the fluid and on the temperature of the heatsink. Secondly, the data acquisition and control system, consisting of an electronic circuit board and a PIC® microcontroller, is designed, built and programmed. In addition, the facility’s GUI-based control software is developed within the MATLAB® environment. Finally, some experiments are performed to test the correct working of the facility and of the data acquisition system, showing the presence of both stable and unstable equilibrium states.

L’impianto DYNASTY è un circuito a circolazione naturale progettato per lo studio sperimentale del comportamento in circolazione naturale di fluidi soggetti a generazione di calore distribuita. L’obiettivo primario dell’impianto è lo studio della stabilità dell’equilibrio della circolazione naturale di un sale fuso con generazione di calore interna. I risultati degli esperimenti effettuati su DYNASTY saranno utilizzati per lo sviluppo del Molten Salt Fast Reactor, all’interno del progetto EU SAMOFAR (Safety Assessment of the Molten Salt Fast Reactor). Tramite il lavoro svolto durante questa tesi, DYNASTY è reso operativo, mediante lo sviluppo di un nuovo modello di simulazione e la realizzazione del sistema di controllo e acquisizione dati dell’impianto. In primo luogo, viene sviluppato e collaudato un modello Simulink® di DYNASTY, trovando vari stati di equilibrio, sia stabili, sia instabili, della circolazione naturale del sale fuso, al variare della potenza termica fornita al fluido e della temperatura del dissipatore. In secondo luogo, viene progettato, costruito e programmato il sistema di controllo e acquisizione dati, composto da un microcontrollore PIC® e da una scheda elettronica. Inoltre, viene sviluppato in ambiente MATLAB® il software di controllo dell’impianto, basato su interfaccia grafica. Infine, vengono svolti alcuni esperimenti per verificare il corretto funzionamento dell’impianto e del sistema di acquisizione dati, rilevando sia stati di equilibrio stabile, sia instabile.