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AbstractAbstract
[en] Two different breeding blanket concepts are being elaborated at Forschungszentrum Karlsruhe within the framework of the DEMO breeding blanket development, the concept of a helium cooled solid breeding blanket and the concept of a self-cooled liquid metal blanket. The breeder material used in the first concept is Li4SiO4 as a pebble bed arranged separate from the beryllium pebble bed, which serves as multiplier. The breeder material zone is cooled by several toroidally-radially configurated helium cooling plates which, at the same time, act as reinforcements of the blanket structures. In the liquid metal blanket concept lead-lithium is used both as the breeder material and the coolant. It flows at low velocity in poloidal direction downwards and back in the blanket front zone. In both concepts the First Wall is cooled by helium gas. This report deals with the thermohydraulics design and thermomechanics analysis of the two blanket concepts. The performance data derived from the Monte-Carlo computations serve as a basis for the design calculations. The coolant inlet and outlet temperatures are chosen with the design criteria and the economics aspects taken into account. Uniform temperature distribution in the blanket structures can be achieved by suitable branching and routing of the coolant flows which contributes to reducing decisively the thermal stress. The computations were made using the ABAQUS computer code. The results obtained of the stresses have been evaluated using the ASME code. It can be demonstrated that all maximum values of temperature and stress are below the admissible limit. (orig.)
[de]
Im Rahmen der DEMO-Brutblanketentwicklung werden im Forschungszentrum Karlsruhe zwei unterschiedliche Brut-Blanketkonzepte ausgearbeitet, naemlich das Konzept eines heliumgekuehlten Feststoffbrutblankets und das Konzept eines selbstgekuehlten Fluessigmetallblankets. Als Brutstoff wird beim ersteren Li4SiO4 in Form von Kugelschuettung verwendet, die von der als Multiplier dienenden Beryllium-Kugelschuettung getrennt angeordnet ist. Die Kuehlung der Brutstoffzone erfolgt durch zahlreiche toroidal-radial angeordnete Heliumkuehlplatten, die gleichzeitig als Versteifung fuer die Blanketstruktur dienen. Beim Fluessigmetallblanketkonzept wird Bleilithium als Brutstoff und als Kuehlmittel zugleich verwendet. Es stroemt mit geringer Geschwindigkeit in poloidaler Richtung nach unten und im vorderen Blanketbereich wieder zurueck. Die Erste Wand wird in beiden Konzepten vom Heliumgas gekuehlt. Der vorliegende Bericht befasst sich mit der thermohydraulischen Auslegung und der thermomechanischen Analyse von beiden Blanketkonzepten. Als Basis fuer die Auslegungsrechnungen dienen die Leistungsdaten aus den Monte-Carlo-Rechnungen. Unter Beruecksichtigung der Auslegungskriterien und der wirtschaftlichen Gesichtspunkte werden die Kuehlmittelein- und -austrittstemperaturen gewaehlt. Durch geeignete Aufteilung und Anordnung der Kuehlmittelstroeme kann eine gleichmaessige Temperaturverteilung in den Blanketstrukturen erreicht werden, die zur entscheidenden Reduktion der Waermespannung beitraegt. Die Berechnungen wurden mit dem Rechenprogramm ABAQUS durchgefuehrt. Die Bewertung der Spannungsergebnisse erfolgte nach dem ASME-Code. Es konnte gezeigt werden, dass alle Maximalwerte der Temperatur und der Spannung unterhalb der zulaessigen Grenze liegen. (orig.)Primary Subject
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Jun 1995; 169 p; ISSN 0947-8620; 

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