Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6974

Conceptual Design of a He-cooled Divertor with Integrated Flow and Heat Transfer Promoters - (PPCS Subtask TW3-TRP-001-D2) - Part I: Summary

Compiled and edited by R. Kruessmann and P. Norajitra

Abstract
Within the framework of the EU power plant conceptual study (PPCS), helium-cooled modular divertor concepts with a flow promoter (HEMP as a pin array and HEMS as slot array version) have been investigated at the Forschungszentrum Karlsruhe since 2002. The design goal is to achieve a high heat flux performance of 15 MW/m². In this summary of the detailed report, research areas related to the development of a helium-cooled divertor shall be addressed. Latest changes in thermohydraulic layout as well as current results of simulation calculations shall be presented exemplarily for the slot concept HEMS which has the crucial advantage of being easier to manufacture. The divertor construction resulting from the requirements as well as the design-related issues shall be discussed. Possible manufacturing processes for divertor components of tungsten are assessed. Chapters 7 and 8 have been completely revised comprising the latest results of the thermohydraulic layout and thermomechanical analyses. Calculation results have to be verified by experiments. For this purpose, a helium loop will be built at the Efremov Institute, St. Petersburg, Russia, in 2004. An outlook on an alternative multi-jet design (HEMJ) will be given at the end of this report.

Konzeptionelles Design eines He-gekühlten Divertors mit integrierter Einheit zur Strömungs- und Wärmetransferverbesserung - (PPCS TW3-TRP-001-D2) - Teil 1: Zusammenfassender Bericht

Zusammenfassung
Im Rahmen der EU-Reaktorstudie (PPCS) wurden seit 2002 im Forschungszentrum Karlsruhe heliumgekühlte modulare Divertorkonzepte (HEMP als Pin-Array- und HEMS als Slot-Array-Version) untersucht. Ziel ist das Erreichen einer Wärmelastleistung von 15 MW/m². In diesem zusammenfassenden Bericht zur ausführlichen Version werden die Forschungsgebiete zur Entwicklung eines heliumgekühlten Divertors erörtert. Neueste Änderungen in der thermohydraulischen Auslegung sowie aktuelle Ergebnisse der Simulationsberechnungen werden für das Slot-Konzept HEMS beispielhaft dargestellt, das mit seiner einfacheren Herstellung einen entscheidenden Vorteil hat. Die sich aus den Anforderungen ergebende Divertorkonstruktion sowie die damit verbundenen Themen werden diskutiert. Mögliche Herstellungsverfahren für Divertorbauteile aus Wolfram werden angegeben. Kapitel 7 und 8 wurden komplett überarbeitet und zeigen die aktuellen Ergebnisse der thermohydraulischen und thermomechanischen Simulationsberechnungen. Die Ergebnisse müssen durch Experimente überprüft werden. Zu diesem Zweck soll in diesem Jahr eine Helium-Anlage am Efremov Institut, St. Petersburg, Russland, errichtet werden. Am Ende dieses Berichts wird ein Ausblick auf ein alternatives Multijet-Design (HEMJ) gegeben.

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