Forschungszentrum
Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte – FZKA 7069
Magnetohydrodynamic flow in the European HCLL blanket concept
L. Bühler and L. Giancarli
Abstract
Magnetohydrodynamic flows in a helium cooled lead lithium
blanket for a future power reactor is analyzed by combined asymptotic- numeric
computations. The flow is considered in real 3D geometries given by the design.
The global geometry is decomposed into main geometric elements. Of special
concern are the connections between the circular access tubes with the breeder
boxes through poloidal manifolds. The flow then enters the breeder box through
narrow distributing gaps. Another important geometric element is the region
near the first wall, where the fluid has to pass another narrow gap. For
applications to a power reactor, pressure drops of the order of Δp*= 0.27MPa have been estimated for an applied magnetic field
of B = 5 T. It turns out that the
major fraction of this pressure drop arises in the poloidal manifold. For that
reason further improvements in the design should focus on this particular detail.
Magnetohydrodynamische
Strömungen im Europäischen HCLL Blanket
Zusammenfassung
Mit einer kombinierten
asymptotisch - numerischen Analyse werden magnetohydrodynamische Strömungen in
einem Helium-gekühlten Blei-Lithium- Blanket eines zukünftigen Fusionsreaktors
untersucht. Die Strömung wird in realistischen 3D Geometrien untersucht, die
durch das Design des Blankets vorgegeben sind. Die Gesamtgeometrie wird hierzu
in typische geometrische Elemente zerlegt. Besonderes Interesse gilt den Verbindungen
zwischen den kreisförmigen Zuleitungen und den Brütereinheiten über poloidale
Verteiler. Dabei tritt die Strömung durch einen engen Spalt in die Bruteinheit ein.
Ein weiteres wichtiges geometrisches Element befindet sich nahe der ersten
Wand, wo das Fluid ebenfalls einen engen Spalt überwinden muss. Eine
Abschätzung für Anwendungen in einem Leistungsreaktor ergibt Druckverluste von
der Größenordnung Δp* = 0.27MPa in einem Magnetfeld von B = 5T. Es zeigt sich, dass der
Hauptanteil dieses Druckverlusts im poloidalen Verteiler entsteht. Weitere
Verbesserungen im Design sollten sich deshalb auf dieses spezielle Detail
konzentrieren.
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