Modellazione termo-idraulica dell'impianto di estrazione del trizio di un reattore a fusione nucleare

Il presente lavoro di tesi si inserisce nel contesto della ricerca sulla fusione nucleare, con particolare riferimento al progetto ITER, attualmente in fase di realizzazione a Cadarache. Nell’ambito del programma europeo coordinato da Fusion for Energy, uno degli obiettivi strategici è la dimostrazione della fattibilità della produzione e gestione del trizio all’interno del reattore, mediante l’impiego dei Test Blanket Module. In tale scenario, il presente elaborato si concentra sul sistema ausiliario di estrazione del trizio associato al WCLL-TBM, noto come Tritium Extraction System (TES). L’obiettivo principale della tesi è lo sviluppo di un modello termo-idraulico monodimensionale del TES mediante il software open-source OpenModelica, finalizzato all’analisi dinamica delle principali variabili di processo nelle diverse fasi operative del sistema. In particolare, sono stati modellati il circuito di adsorbimento dei getter bed, l’implementazione di configurazioni con bypass e loop di controllo della portata, il circuito di rigenerazione e le procedure di svuotamento del loop rigenerativo, sia in modalità passiva sia attiva mediante compressore. L’approccio adottato si basa sulla risoluzione dei bilanci di materia, energia e quantità di moto, implementati attraverso componenti standard delle librerie Modelica opportunamente parametrizzati. Per ciascun caso studio sono state definite condizioni al contorno coerenti con i dati di riferimento e sono stati analizzati i transitori delle grandezze di interesse. I risultati numerici ottenuti sono stati confrontati con modelli analitici o con dati provenienti da studi precedenti, al fine di valutarne la validità. L’analisi critica degli scostamenti ha consentito di individuare i limiti di validità del modello e di confermare l’adeguatezza dell’ambiente di simulazione come strumento di supporto alle fasi preliminari di progettazione e ottimizzazione del sistema di estrazione del trizio in vista delle future applicazioni.