NUMERICAL APPROACH FOR THERMAL-MHD COUPLED FLIBE FLOWS SIMULATION IN ARC FUSION REACTOR

La fusione termonucleare è da tempo vista come una valida risorsa per sopperire ai sempre più crescenti fabbisogni quotidiani. Molti sono gli i miglioramenti che essa promettente, specie se si paragona alla tecnologie attualmente atte alla produzione di energia elettrica. Si può pensare all’assenza di emissioni di CO2, NOx e SOx, di incidenti di criticità, crisi termica, oltre che la riduzione del rischio di proliferazione la ridotta quantità di rifiuti radioattivi. Il combustible principale (il deuterio) si riesce facilmente reperire in natura. In aggiunta, è teoricamente considerato inesauribile. Tutto ciò, a portato la ricerca ad investire molte risorse a favore della Fusione negli ultimi decenni. Portando ad un vasto panorama di progetti prometterti, molti dei quali prossimi alla costruzione. Tuttavia la complessità della fisica e dell’ingegneria dei reattori a fusione, unita alle continue innovazioni tecnologiche, comporta la presenza di notevoli differenze nei design in costruzione. In questo contesto troviamo i ricercatori del MIT e del PSFC. Che, forti dell’avvento su scala industriale di nuovi superconduttori ad alta temperatura (HTS), hanno proposto un dispositive che riesce ad operare alle stesse condizioni degl’altri, ma con dimensione notevolmente ridotte. La nuova generazione di reattori a fusione prevede la costruzione del primo reattore dimostrativo ad HTS: Affordable Robust Compact (ARC). Preceduto dal suo prototipo sperimentale SPARC. Poiché il plasma è di tipo Deuterio e Trizio. Il blanket, ovvero il mantello, è percorso da un fluido refrigeratore, che assolve anche la funzione contenimento del flusso neutronico, nonché di produttore di trizio. Ed è qui che arriva la seconda innovazione: il FLIBE viene proposto come refrigerante. Si tratta di un sale fuso ben noto nell’industria nucleare. Esso elimina i problemi dovuti alla crisi termica che possono derivare dall’utilizzo di acqua come refrigerante. Inoltre la bassa conducibilità elettrica in confronto agli altri tipi di fluido presi in considerazione per altri dispositivi limita i problemi magneto-idrodinamici. L’obbietivo di questa tesi appunto è quello di studiare il comportamento del refrigerante in presenza di alti campi magnetici derivanti dalla necessità di confinare il plasma. Nel corso dell’elaborato si è modellato numericamente il flusso di refrigerante attraverso software di simulazione CFD. In particolare si pone l’attenzione sui condotti rettangolari che possano costituire il blanket. Attraverso quindi una finitevolume analysis, l’attenzione si concentra sulle cadute di pressione e la rimozione di calore che il fluido esercita alle pareti durante il suo decorso sotto gli effetti della magneto-idrodinamica (MHD).