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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