AbstractFor self-cooled liquid metal blankets, the magnetohydrodynamic (MHD) pressure drop and velocity distributions are considered as critical issues. This paper summarizes MHD work performed for a DEMO-related Pb-17Li blanket, where the coolant flows downwards in rear poloidal ducts; turns around by 180° at the blanket bottom; is diverted from poloidal ducts into short radial channels which feed to toroidal First wall coolant ducts; flows through the subsequent radial channels; is collected again in poloidal channels and leaves the blanket segment at the blanket top. To reduce the pressure drop and to decouple electrically parallel channels, flow channel inserts are used for all the ducts except the first wall ducts. A previous pressure drop assessment resulted in significant values for duct geometries with flow distribution or collection, and multichannel effects for the system of U-bends. As a result of the uncertainty of these assessments, corresponding investigations were carried out recently. Characteristic results are presented in this paper. It is shown that, for both geometries, the pressure drops are considerably lower than those previously assessed. First results from experiments on the velocity distribution in a radial-toroidal-radial U-bend are also presented. Here, it is shown that, with an increasing interaction parameter, the liquid preferentially flows close to the First wall. Additionally, a pair of strong vortices was observed in a toroidal duct. Both effects are supposed very favourable for heat transfer.
液体金属ブランケットの自己冷却において、磁気流体力学（MHD）圧力損失と速度分布は重要な課題とみなされている。本論文は、DEMO関連Pb-17Liブランケットに対して実施されたMHD研究をまとめたものである。このブランケットでは、冷却材は後部ポロイダル管を下向きに流れ、ブランケット底部で180°転向し、ポロイダル管から短いラジアル管へと分流され、さらに第一壁トロイダル冷却管へと供給される。その後、冷却材は後続のラジアル管を通って集められ、再びポロイダル管に合流してブランケット頂部から流出する。圧力損失を低減し、電気的に並列な流路間の結合を解消するため、第一壁管を除くすべての流路にフロー・チャネル・インサート（FCI）が挿入されている。従来の圧力損失評価では、流路の分流・合流を伴う形状において大きな圧力損失値が得られており、またU字曲がりを有する系統では多チャネル効果による損失が報告されていた。これらの評価結果には不確実性が伴うため、近年対応する実験的・解析的調査が実施された。本論文では、その代表的な結果を示す。その結果、いずれの形状においても、圧力損失は従来の評価値よりも大幅に低いことが明らかになった。さらに、ラジアル-トロイダル-ラジアルU字曲がり部における速度分布の実験結果も示す。ここでは、相互作用パラメータ（ハルトマン数）の増加に伴い、液体金属が第一壁近傍を優先的に流れることが示された。加えて、トロイダル管内には一対の強い渦が観察された。これらの効果は、いずれも熱伝達の観点から極めて好ましいものであると考えられる。