Advanced helium cooled pebble bed blanket. Task PPA 2.6 - final report

Das im Rahmen des Europaeischen Blanketprogrammes entwickelte Heliumgekuehlte Feststoffblanketkonzept basiert auf der Benutzung eines ferritisch-martensitischen Stahls (EUROFER-97) als Strukturmaterial. Da die maximal zulaessige Temperatur dieses Stahls 550 C betraegt, kann die Temperatur des Helium Kuehlmittels circa 500 C nicht ueberschreiten, was zu einem relativ niedrigen Wirkungsgrad des Energiekonversionssystems fuehrt. Die Verwendung eines keramischen Strukturmaterials wie SiC_f/SiC mit einer maximal zulaessigen Temperatur von ca. 1200 C erlaubt einen Austieg der maximalen Heliumtemperatur im Blanket mit der Moeglichkeit effizientere Energiekonversionssysteme zu benutzen. Ausserdem hat SiC_f/SiC einige andere attraktive Eigenschaften in Bezug auf die Neutronik (niedrigere Neutronenabsorption als EUROFER) und die Sicherheit (niedrigere Nachwaerme). Um alle Vorteile dieses Strukturmaterials nutzen zu koennen, wurde ein neues Blanketdesign vorgeschlagen. Die Kugelschuettungen wurden parallel zur ersten Wand angeordnet. Durch diese Konfiguration war es moeglich, die erforderliche Menge an Beryllium zu reduzieren, die Faehigkeit, Tritium zu erzeugen, zu steigern und die zulaessige Belastung an der Wand durch Neutronen zu erhoehen. Schliesslich fuehrt das angewandte Flussschema zu einer deutlichen Reduktion der Druckverluste im Kuehlmittel. Auf der Grundlage dieses Entwurfs wurden thermohydraulische, thermomechanische und neutronische Berechnungen durchgefuehrt, um Parameter wie Anzahl und Dicke der Kugelschuettungen, "6Li-Anreicherung, Temperaturen und Druecke des Kuehlmittels, etc., zu optimieren. Eine Untersuchung zur Ermittlung der Leistungsgrenze dieses Konzepts bezueglich der maximal zulaessigen Belastung der ersten Wand durch Neutronen und durch Erhitzung der Oberflaeche, Tritiumerzeugung, thermischem Wirkungsgrad des Energiekonversionssystems und Pumpleistung des Blanketkuehlkreises wurde durchgefuehrt. (orig.)