Modellazione 1D del sistema di contabilità del trizio in un reattore a fusione nucleare

Lo sviluppo dell’energia da fusione nucleare richiede tecnologie avanzate per la produzione e la gestione del ciclo del combustibile all’interno del reattore. Il presente elaborato si inserisce nel contesto del progetto internazionale ITER, focalizzandosi sul Water Cooled Lithium Lead Test Blanket System (WCLL-TBS) europeo. In particolare, l’attività di ricerca, svolta in collaborazione con NIER Ingegneria, si concentra sulla modellazione monodimensionale (1D) e sull’analisi termoidraulica del Tritium Accountancy System (TAS), il sistema ausiliario deputato alla contabilità del trizio. L’obiettivo principale è stato la simulazione e l’analisi del comportamento dinamico del sistema in diverse condizioni operative avvalendosi dell’ambiente di simulazione open-source OpenModelica. Tramite l’impiego della libreria Modelica.Fluid, sono stati sviluppati modelli capaci di riprodurre le principali fasi di processo: lo svuotamento dei serbatoi, i transitori termici spaziali durante la rigenerazione dei Getter Bed e lo svuotamento del loop con accumulo multi-ciclo dell’elio. Al fine di garantire la robustezza e l’affidabilità predittiva del modello numerico, i risultati delle simulazioni sono stati sistemicamente validati attraverso un’analisi comparativa con modelli analitici implementati ad hoc su fogli di calcolo. Il confronto ha evidenziato un’eccellente aderenza per quanto riguarda i bilanci di massa, la stabilità delle logiche di controllo e la modellazione dello scambio termico. Lo studio ha inoltre permesso di identificare e quantificare alcune limitazioni dei modelli standard di OpenModelica nella gestione delle macchine a fluido operanti con gas comprimibili in regime di vuoto spinto. Infine, l’analisi congiunta ha confermato la validità ingegneristica del dimensionamento impiantistico proposto, certificando che i volumi e i componenti selezionati risultano idonei a soddisfare i requisiti operativi richiesti dal progetto.