Tritium transport model at breeder unit level for WCLL breading blanket

In questa tesi viene studiato il trasporto del trizio in una cella elementare appartenente al modulo equatoriale esterno del Water-Cooled Lithium-Lead (WCLL) breeding blanket del reattore a fusione DEMO. Il trasporto del trizio è fondamentale per la valutazione di un design efficiente e per minimizzare le perdite di combustibile verso l’ambiente esterno. La modellizzazione della cella elementare permette di disporre di uno strumento che può essere adattato a qualsiasi modifica dei parametri operativi o della geometria. Nell’ambito della fusione nucleare, dove c'è un’elevata incertezza riguardo alle geometrie, alle proprietà termo-fisiche/di trasporto e alle condizioni operative del reattore, un modello completo in grado di adattarsi ai cambiamenti progettuali continui è necessario. A tale scopo, mediante COMSOL Multiphysics®, si è sviluppato un modello 3D che tiene conto anche della termofluidodinamica del sistema, in maniera da avere una stima precisa delle concentrazioni, degli inventari e delle perdite. L’approccio multifisico ha permesso di evidenziare come i campi di temperatura, velocità e vorticità influenzino la distribuzione del trizio nei diversi domini che costituiscono la cella elementare. Il fenomeno della permeazione attraverso i materiali strutturali e attraverso l’acqua è stato descritto nel dettaglio attraverso opportune condizioni al contorno che descrivono i fenomeni alle interfacce, permettendo un’accurata valutazione delle perdite di combustibile. L’analisi in regime transitorio ha permesso di ricavere i tempi necessari affinché il sistema si assesti a valori costanti di concentrazione e, quindi, di stimare inventari e perdite.