The management of hydrogen isotopes within a fusion reactor remains a key design issue, with many constraints concerning tritium. The fusion power plant should be self-sufficient with respect to its fuel, while the contamination of components and the releases outside the primary system should be limited. There is a need for versatile numerical tools to assess tritium inventories and losses, which will support the design of components relevant to tritium management and inform mitigation strategies. This work presents the development, verification and validation of the System-level Application for Engineering Tritium Transport Analysis (SAETTA). SAETTA is a modular, system-level code designed with flexibility in mind. It is capable of simulating thin membranes as well as large systems with several components and connections. The program is built using Python, with a one-dimensional approach to simulate the transport of hydrogen isotopes in fluid and solid systems. Various factors influencing the transport of hydrogen isotopes are addressed, such as chemical reactions, mass transfer in the fluid, surface effects, permeation, trapping, leakage and decay. SAETTA methodology and implementation strategy are thoroughly outlined. In addition, a comprehensive verification and validation campaign has been specifically designed and performed to demonstrate the code capabilities in a wide range of fusion-related applications.
核融合炉内の水素同位体の管理は、トリチウムに関する多くの制約を伴う主要な設計上の課題であり続けている。核融合発電所は燃料に関して自給自足であるべきであり、一方で構成要素の汚染および一次系外への放出は制限されるべきである。トリチウムインベントリと損失を評価するための多用途の数値ツールが必要であり、これによりトリチウム管理に関連する構成要素の設計を支援し、緩和戦略に情報を提供することができる。本研究では、System-level Application for Engineering Tritium Transport Analysis (SAETTA) の開発、検証、および妥当性確認を提示する。SAETTAは、柔軟性を考慮して設計されたモジュール式のシステムレベルコードである。これは、薄膜だけでなく、複数の構成要素と接続を持つ大規模システムをシミュレートすることができる。プログラムはPythonを使用して構築されており、流体および固体システムにおける水素同位体の輸送をシミュレートするための一次元アプローチを採用している。水素同位体の輸送に影響を与えるさまざまな要因が扱われる。例えば、化学反応、流体中の物質移動、表面効果、透過、捕捉、漏洩、および崩壊である。SAETTAの方法論と実装戦略は詳細に概説される。さらに、広範囲の核融合関連アプリケーションにおけるコードの能力を実証するために、包括的な検証および妥当性確認キャンペーンが特別に設計され、実施された。