AbstractSelf-cooled liquid metal breeder blankets have a high potential to meet the overall goal of fusion research to develop an economically and environmentally attractive energy source. They offer the possibility to design mechanically simple blanket segments, employ a high-temperature, low-pressure coolant, allow for a high power density, and as consequences of these, achieve high efficiency and availability with relatively low cost. A major concern with self-cooled blankets is the high chemical reactivity of lithium with water. A secondary heat transport loop is usually required between the primary lithium loop and the steam/water loop of the Rankine cycle in the power conversion. The potential for liquid metal–water reactions is eliminated if the Rankine cycle is replaced by a Brayton cycle, employing a closed cycle helium gas turbine. This paper describes a system combining a self-cooled blanket with a closed cycle helium gas turbine in order to combine the advantages of self-cooled blankets with the ones of high temperature gas-cooled concepts. Scoping calculations assuming a maximum lithium temperature of 670°C and a maximum helium pressure of 18MPa have shown that the gas turbine cycle results in about the same overall thermal efficiency as an advanced Rankine cycle (46%).
自己冷却型液体金属増殖ブランケットは、経済的かつ環境的に魅力的なエネルギー源を開発するという核融合研究の全体的な目標を達成する上で、高い可能性を有している。これらは、機械的に単純なブランケットセグメントの設計を可能にし、高温・低圧の冷却材を採用でき、高い出力密度を許容し、その結果として、比較的低コストで高い効率と稼働率を達成できる。自己冷却型ブランケットにおける主要な懸念事項は、リチウムと水の高い化学反応性である。通常、一次リチウムループと、動力変換におけるランキンサイクルの蒸気・水ループとの間には、二次熱輸送ループが必要となる。ランキンサイクルを、閉ループヘリウムガスタービンを採用したブレイトンサイクルに置き換えれば、液体金属と水の反応の可能性は排除される。本論文は、自己冷却型ブランケットの利点と高温ガス冷却型概念の利点を組み合わせるため、自己冷却型ブランケットと閉ループヘリウムガスタービンを組み合わせたシステムについて述べている。リチウム最高温度670°C、ヘリウム最高圧力18MPaを仮定したスコーピング計算により、ガスタービンサイクルは、先進ランキンサイクル（46%）とほぼ同等の総合熱効率をもたらすことが示された。