Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6780

Conceptual Design of the Dual-Coolant Blanket within the Framework of the EU Power Plant Conceptual Study (TW2-TRP-PPCS12)

P. Norajitra, L. Bühler, A. Buenaventura, E. Diegele, U. Fischer, S. Gordeev, E. Hutter, R. Kruessmann, S. Malang, A. Orden, G. Reimann, J. Reimann, G. Vieider, D. Ward, F. Wasastjerna

Abstract
The dual-coolant (DC) blanket - characterized by its simple construction, simple function, and high thermal efficiency - is one of the EU advanced blanket concepts to be investigated within the framework of the power plant conceptual study (PPCS). Its basic concept is based on the use of helium-cooled ferritic steel structure, a self-cooled Pb-17Li breeding zone, and SiCf/SiC flow channel inserts serving as electrical and thermal insulators.

The present PPCS stage III is largely based on the preparatory study on fusion plant availability (PPA) carried out in 1999 with the objective to perform the conceptual design of the DC blanket (model C). Some details are to be selected in accordance with the overall strategy, which allows an extrapolation of the present knowledge between the near-term blanket concept solutions: water-cooled lead-lithium (WCLL, model A), helium-cooled pebble bed (HCPB, model B), and the very advanced concept of self-cooled Pb-17Li SiCf/SiC (SCLL, model D). In the PPCS the electrical reactor power is normalized to a typical value of commercial reactors of 1,500 MW, which requires iterative calculations between the blanket layout and the system code analysis.

This work is coordinated by FZK in co-operation with CEA, EFET/IBERTEF, UKAEA, VR, and VTT Processes. In this report, the present state of development of model C shall be described; the final results of the study shall be summarized and discussed. 

Konzeptionelles Design des Dual-Coolant Blankets im Rahmen der EU Power Plant Conceptual Studie (TW2-TRP-PPCS12) – Abschlussbericht

Zusammenfassung
Das Dual-Coolant (DC) Blanket, das sich durch seine einfache Konstruktion und Funktion sowie seinen hohen thermischen Wirkungsgrad auszeichnet, ist eines der europäischen fortgeschrittenen Blanketkonzepte, die im Rahmen der Power Plant Conceptual Studie (PPCS) untersucht werden. Sein Grundkonzept basiert auf der Verwendung einer Heliumgekühlten ferritischen Stahlstruktur, einer selbstkühlenden Blei-Lithium-Brutzone und der SiCf/SiC-Strömungskanaleinsätze, die gleichzeitig als elektrische und thermische Isolation dienen.

Die aktuelle PPCS III Studie lehnt sich eng an die Vorstudie zur technischen Machbarkeit eines Fusionskraftwerkes (PPA) 1999 an. Sie hat die Aufgabe, das konzeptionelle Design für einen DC-Reaktor (Modell C) auszuarbeiten. Einige Details müssen in Übereinstimmung mit der Gesamtstrategie ausgewählt werden, die eine Extrapolation des derzeitigen Wissens zwischen den kurzfristig verfügbaren Blanket-Lösungen (wassergekühltes Blei-Lithium-Blanket, Modell A und heliumgekühltes Berylliumkugelbett, Modell B) und dem sehr fortschrittlichen selbstkühlenden Blei-Lithium-SiCf/SiC Blanket (Modell D) erlaubt. In der PPCS wird die elektrische Reaktorleistung auf eine typische Größe kommerzieller Reaktoren von 1.500 MW normiert, was iterative Berechnungen zwischen dem Blanket-Layout und der System Code Analyse erfordert. 

Diese Arbeit wird vom FZK koordiniert, in Zusammenarbeit mit CEA, EFET/IBERTEF, UKAEA, VR und VTT Processes. In diesem Bericht werden der gegenwärtige Stand der Entwicklung aufgezeigt, die Ergebnisse der Studie zusammengefasst und diskutiert.

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