One of the main objectives of the European DEMO project is to deliver net electricity, which is closely coupled with the thermal hydraulics of the breeding blanket. Within European breeding blanket (BB) project, Karlsruhe Institute of Technology (KIT) is leading the development of helium cooled pebble bed (HCPB) BB, which is one of the two driver-blanket candidates selected for the European DEMO. In this work, the thermal hydraulics activities supporting the design consolidation of HCPB BB for the final review of European Breeding Blanket Project of the Pre-Conceptual Design Phase (2014–2020) and the Pre-Conceptual Design Gate Review of European DEMO Project (2014–2020) are presented. The thermal assessment of full blanket segment was performed using an innovative approach, taking into account the 3D spatially variable heat fluxes (especially with peak heat fluxes) coming from plasma, to investigate and optimize the FW design and provide inputs to the structural assessment of full blanket segment. Thereafter the hydraulics behavior (mass flow distribution and pressure drop) of a full blanket segment (for the first time for a full flow path) was investigated using 3D CFD analysis. Finally, the thermal hydraulics assessment and optimization based on two typical outboard and inboard blanket unit slices are conducted by using CFD analysis. The results confirmed the soundness of the design from thermal hydraulics point of view and provided inputs for the structural assessments.
欧州DEMOプロジェクトの主な目的の一つは、正味発電を実現することであり、これは増殖ブランケットの熱流動特性と密接に関連している。欧州増殖ブランケット（BB）プロジェクトにおいて、カールスルーエ工科大学（KIT）は、欧州DEMOの2つの候補増殖ブランケットのうちの1つであるヘリウム冷却ペブルベッド（HCPB）BBの開発を主導している。本稿では、欧州DEMOプロジェクトの事前概念設計段階（2014-2020年）における最終レビューおよび事前概念設計ゲートレビューに向けたHCPB BBの設計確立を支援する熱流動特性評価活動について述べる。全ブランケットセグメントの熱評価は、プラズマからの3次元空間的に変動する熱流束（特にピーク熱流束）を考慮した革新的なアプローチを用いて実施され、FW（第一壁）の設計最適化を検討し、全ブランケットセグメントの構造評価への入力データを提供した。その後、全ブランケットセグメントの流動特性（質量流量分布および圧力損失）が、全流路に対して初めて3次元CFD解析を用いて調査された。さらに、代表的な2つのインボードおよびアウトボードブランケットユニットスライスに基づく熱流動特性評価と最適化がCFD解析を用いて実施された。これらの結果は、熱流動特性の観点から設計の妥当性を確認し、構造評価のための入力データを提供した。