Understanding and predicting tritium transport is considered a key issue for the design of safe and self-sufficient fusion power plants. Indeed, tritium generated in the breeder materials is susceptible to permeate to the blanket coolant circuits where it is harder to remove and process. Therefore, the predictive models become very important to evaluate the performance of any blanket design. In this work, 2D finite volume methods are employed to analyze in detail the tritium permeation through a cooling plate considering a set of different parameters that affect the breeding blanket (BB) performance. Different BB configurations are studied varying the geometrical parameters defining the plate: the wall thickness and the cooling channel pitch. Moreover, the analyses cover every permeation regime, from diffusion-limited to surface-limited, including intermediate situations. This way, results are applicable to every BB concept which employs cooling plates with independence of their specific materials, temperatures and tritium concentrations. Results have been compared with those of 1D models in order to define form factors that can be used to increase the precision of system level tritium transport models. A total of 91 simulations have been carried out to find correlations that allows computing the form factors in a wide variety of situations. Results show that the accuracy of 1D models and consequently the accuracy of most system level models strongly depends on the permeation regime and can be poor in some conditions. However, this study demonstrates that the use of form factors can be used for an effective increase of system level exactness.
トリチウム輸送の理解と予測は、安全かつ自給自足可能な核融合発電所の設計における重要な課題と考えられている。実際、増殖材中で生成されたトリチウムは、除去・処理がより困難なブランケット冷却回路へ透過しやすい。したがって、予測モデルはあらゆるブランケット設計の性能評価において極めて重要となる。本研究では、ブランケット（BB）性能に影響を与える一連の異なるパラメータを考慮し、冷却プレートを通したトリチウム透過を詳細に解析するために2次元有限体積法を採用した。プレートを定義する幾何学的パラメータ、すなわち壁厚と冷却チャネルピッチを変化させて、異なるBB構成を検討した。さらに、解析は表面律速から拡散律速まで、中間的な状況を含むすべての透過レジームを網羅している。これにより、結果は比材料、温度、トリチウム濃度に依存せず、冷却プレートを採用するあらゆるBB概念に適用可能である。結果は1次元モデルの結果と比較され、システムレベルのトリチウム輸送モデルの精度を向上させるために使用できる形状因子を定義した。広範な状況における形状因子の計算を可能にする相関式を見出すため、合計91回のシミュレーションを実施した。結果は、1次元モデルの精度、ひいてはほとんどのシステムレベルモデルの精度が透過レジームに強く依存し、一部の条件下では精度が低くなり得ることを示している。しかし、本研究は、形状因子の使用がシステムレベルの正確性を効果的に向上させ得ることを実証している。