Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6982
Thermal-hydraulic
investigation of the creep-fatigue specimens in the IFMIF Medium Flux Test
Module
S.
Gordeev, V. Heinzel, K. Schleisiek
Abstract
IFMIF
(International Fusion Materials Irradiation Facility) is a facility under
development to irradiate fusion relevant materials. The irradiation volume is
divided into three sections, the high-, medium, and low flux test module.
The medium
flux test module (MFTM) consists of three submodules arranged in series in the
direction of the beam. The first submodule at the beam entrance side is housing
several creep-fatigue specimens. Direct electrical heating is envisaged to
adjust and control the de-sired irradiation temperature of the specimens. The
main problem in designing this submod-ule is to reach the level of the
irradiation temperature with reasonably low temperature differ-ences in the
specimens.
Preliminary
estimates confirmed the suitability of the envisaged design for reaching the
de-sired irradiation temperature but did not deliver the temperature
distribution in the specimens. To obtain information on this subject a series
of numerical analyses was carried out using the CFD code STAR-CD. To keep the
effort in the present early design phase reasonably low, the computer model of
the test installation including the initial and boundary conditions were kept
as simple as possible. Nevertheless, the results are a useful additional contribution
to the further design and layout of the concept. The most important conclusions
and recom-mendation on the concept variants are summarized at the end of the
report.
Untersuchung des thermohydraulischen Verhaltens der
Ermüdungsproben im IFMIF-Mittelflussmodul
Zusammenfassung
IFMIF (International Fusion Materials Irradiation
Facility) ist eine in der Planung befindliche Einrichtung zur Bestrahlung von
Fusionsreaktor-relevanten Materialien. Das Bestrahlungsvo-lumen gliedert sich
in drei Bereiche, den Hoch-, Mittel- und Niederflusstestmodul.
Das Mittelflusstestmodul (MFTM) besteht aus drei
Submodulen, die in Strahlrichtung hinter-einander angeordnet sind. Im ersten
Submodul auf der Strahleintrittsseite sind drei Ermü-dungsproben untergebracht.
Zur Einstellung und Konstanthaltung der gewünschten Bestrah-lungstemperatur ist
eine elektrische Direktbeheizung der Proben vorgesehen. Bei der Ausle-gung des
Submoduls mit den Ermüdungsproben ist insbesondere das Problem zu lösen, wie
die gewünschte Bestrahlungstemperatur von maximal 650°C bei möglichst geringen
Tempe-raturdifferenzen in der Probe erreicht werden kann.
Die vorherigen Abschätzungen liefern keine Aussagen
über die Temperaturverteilung in der Probe. Hierzu wurden eine Reihe von
Simulationsrechnungen unter Verwendung des CFD-Codes STAR-CD durchgeführt. Um
den Aufwand in der jetzigen Frühphase der Auslegung gering zu halten, wurden
das Modell und die Randbedingungen so einfach wie möglich ge-wählt. Dennoch
liefern die Ergebnisse einen wichtigen Beitrag zu den weiteren Entwurfs- und
Auslegungsarbeiten des Konzepts. Die wichtigsten Schlussfolgerungen und
Empfehlungen für die untersuchten Konzepte wurden am Ende des Berichts
zusammengefasst.
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