Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte – FZKA 7100

Status of He-cooled divertor development (PPCS Subtask TW4-TRP-001-D2)

Editor: P. Norajitra, Contributors: T. Chehtov, A. Gervash, R. Giniyatulin, T. Ihli, R. Kruessmann, V. Kuznetsov, A.Makhankov, I. Mazul, P. Norajitra, I. Ovchinnikov, J. Weggen, B. Zeep

Abstract
Within the framework of the EU power plant conceptual study (PPCS), helium-cooled modular divertor concepts have been investigated in detail at the Forschungszentrum Karlsruhe during the past few years. The first conceptual design proposed was based on convective cooling with the use of flow promoters in the form of pin and/or slot arrays (HEMP/HEMS) to increase the cooling surface and, hence, enhance the heat transfer capacity. While continuing the design optimisation, an advanced multiple-jet design (HEMJ) was introduced, which is based on direct jet-to-wall impinging cooling and offers advantages in terms of simple construction and manufacturing. Main emphasis of the 2004 work program (TW4-TRP-001) lay on experiments for the concepts HEMJ and HEMS, which were mainly performed at the Efremov Institute in St. Petersburg, Russia. For experiment preparation, detailed test programs were worked out and accompanying CFD analyses were accomplished. The outcomes of experimental investigations and status of design development shall be the subject of this report.

Status der Entwicklung von He-gekühlten Divertoren (PPCS Subtask TW4-TRP-001-D2)

Zusammenfassung
Im Rahmen der EU-Reaktorstudie (PPCS) wurden in den letzten Jahren am Forschungszentrum Karlsruhe heliumgekühlte modulare Divertorkonzepte im Detail untersucht. Das erste vorgeschlagene konzeptionelle Design HEMP/HEMS basierte auf einer Konvektivkühlung mit Hilfe einer Strömungs- bzw. Wärmeübertragungsverstärkung in Form von Pin- bzw. Slot-Reihen zur Vergrößerung der Kühlungsoberfläche und somit zur Erhöhung der Wärmeübertragungkapazität. Im Verlauf der Designoptimierung wurde das fortschrittliche Multi-Jet-Design (HEMJ) eingeführt, welches auf einer direkten Jet-to-Wall Prallkühlung basiert und Vorteile in der einfachen Konstruktion und Fertigung bietet. Schwerpunkte des Arbeitsprogramms 2004 (TW4-TRP-001) bilden die Experimente für die Konzepte HEMJ und HEMS, die hauptsächlich am Institut Efremov in St. Petersburg, Russland durchgeführt werden. Für die Experimentvorbereitung wurden umfangreiche Versuchsprogramme ausgearbeitet und begleitende CFD-Analysen durchgeführt. Gegenstand dieses Berichts sind die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen und der Status der Designentwicklung.

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