Cicli Brayton Joule: varianti e accoppiamenti con il sistema di propulsione NEP (Nuclear Electric Propulsion)

This thesis will begin by analyzing the operating principles of the Brayton-Joule cycle applied to thrust generation, as used in the operation of aeronautical engines (turbogas cycle). Following this general introduction to its working principles, the focus will shift to a more in-depth analysis of the integration of this cycle within a nuclear electric propulsion system. The various configurations of the Brayton cycle will be described and compared, with particular attention given to efficiency, power output, reliability, and operational applicability. Finally, to further explore these aspects in a concrete way, several alternatives proposed within the engineering and scientific fields will be examined. These case studies will be analyzed in order to better understand their functionality and to critically evaluate the design choices and development of such systems.

In questo elaborato verrà inizialmente analizzato il principio di funzionamento del ciclo di Brayton Joule applicato alla generazione di spinta propulsiva, utilizzato per il funzionamento di motori aeronautici (ciclo turbogas). Successivamente, dopo la precedente introduzione generale sul principio di funzionamento, si analizzerà più in profondità l'integrazione di questo ciclo in un sistema di propulsione elettrica nucleare. Verranno descritte le sue varianti, confrontandole tra di loro, valutando in particolar modo rendimento, produzione di potenza, affidabilità e utilizzo operativo. Infine, per approfondire più concretamente gli aspetti precedentemente elencati, verranno prese in considerazione delle alternative proposte in ambito ingegneristico e scientifico. Queste verranno analizzate per poter comprendere al meglio il loro funzionamento e valutare in maniera critica i progetti e il loro sviluppo.