As part of EUROfusion’s mission to bring stellarators to technological maturity, the stellarator power plant studies (SPPS) work package prospective R&D (WPPRD) began in 2021 to develop a HELIAS-class power plant. Building on DEMO tokamak experience, European teams are designing a dual coolant lead–lithium (DCLL) breeding blanket (BB) for HELIAS. This concept uses liquid PbLi as breeder/coolant and decoupled helium cooling for the first wall (FW). Two key adaptations address HELIAS’s complex geometry: a detached FW using capillary porous system (CPS) technology, and a quasi-toroidal segmentation (QTS) with PbLi flow aligned to magnetic field lines. QTS reduces magnetohydrodynamic (MHD) pressure drop by up to two orders of magnitude, potentially eliminating electrical insulation needs. Remote handling (RH) is rethought for 3D stellarators, where traditional vertical-port extraction is impractical. Alternatives include enlarged fixed coils, movable coils for temporary large ports, and detachable vessel periods. The detached FW strategy shifts maintenance from large BB segments to smaller, easily replaceable FW panels, extending BB lifetime. CPS designs with Li in tungsten matrices were analysed thermally, hydraulically, and neutronically, showing potential to lower displacement-per-atom (dpa) damage while maintaining tritium breeding. Be-based moderators behind the FW CPS matrix improved tritium breeding ratio (TBR) while reducing back-structure damage. To accelerate design and analysis, HeliasGeom and SHANE tools were developed to rapidly generate realistic 3D parametric geometries for CAD, neutronic, and thermal-hydraulic coupling. Preliminary 3D studies addressed TBR optimization, shielding, MHD in non-uniform fields (via GridapMHD), and multi-scale thermal–mechanical assessments. These innovations collectively advance stellarator blanket technology, integration, and maintainability toward viable power plant concepts.
EUROfusionのステラレーターを技術的に成熟させるという使命の一環として、ステラレーター発電所研究（SPPS）ワークパッケージの将来を見据えた研究開発（WPPRD）は、HELIAS級発電所を開発するために2021年に開始された。DEMOトカマクの経験を基に、欧州のチームはHELIAS用の二重冷却材鉛–リチウム（DCLL）増殖ブランケット（BB）を設計している。この概念は、液体PbLiを増殖材/冷却材として使用し、第一壁（FW）には分離されたヘリウム冷却を用いる。HELIASの複雑な幾何形状に対応するため、2つの重要な適応がなされている：毛細多孔質システム（CPS）技術を用いた分離型FW、および磁力線に沿ったPbLi流れを備えた準トロイダル分割（QTS）である。QTSは、電磁流体力学（MHD）圧力損失を最大2桁低減し、電気絶縁の必要性を潜在的に排除する。遠隔操作（RH）は、従来の垂直ポート抽出が非現実的である3次元ステラレーター向けに再考されている。代替案には、拡大された固定コイル、一時的な大型ポートのための可動コイル、および取り外し可能な容器ピリオドが含まれる。分離型FW戦略は、大型BBセグメントから、より小型で交換が容易なFWパネルへと保守を移行させ、BBの寿命を延ばす。タングステンマトリックス中のLiを用いたCPS設計は、熱的、水力的、および中性子学的に解析され、トリチウム増殖を維持しながら変位あたりの原子数（dpa）損傷を低減する可能性を示した。FW CPSマトリックスの背後にあるBeベースの減速材は、後方構造の損傷を低減しながらトリチウム増殖比（TBR）を改善した。設計と解析を加速するため、HeliasGeomおよびSHANEツールが開発され、CAD、中性子学、および熱水力連成のための現実的な3次元パラメトリック幾何形状を迅速に生成できるようにした。予備的な3次元研究では、TBR最適化、遮蔽、非一様磁場中のMHD（GridapMHD経由）、およびマルチスケール熱–機械評価が扱われた。これらの革新は総合的に、ステラレーターブランケット技術、統合、および保守性を、実現可能な発電所概念へと前進させる。