AbstractCurrent designs for next-generation fusion devices feature superconducting magnets for confining and managing the plasma. Often the design also features water as the primary circuit coolant. Thus, a potential accident scenario is steam injection from the primary circuit into the magnets’ cryogenic chamber (cryostat). An important question to be answered for the above scenario is whether the pressure suppression created by the cryogenic surfaces is sufficient to circumvent cryostat damage. Providing an answer to this question is the objective of the Experimental Vacuum Ingress Test Apparatus (EVITA). This paper presents pre-experiment calculations on the ice layer growth and condensation formation within EVITA. The analyses focused on two scenarios: the power of the injected vapor (Ps) equals the removal power of the cryogenic system (Pln) and Pv exceeds Pln. The first scenario produced a pressure increase of 30 mbar for Pv=Pln=10 kW while the second scenario produced pressurization to the 2 bar EVITA limit when Pv=10 and Pln=5 kW. The primary conclusion is that the saturation temperature at 3 mbar and the heat transfer coefficient of the film condensate are important variables since they greatly influence the pressurization.
次世代核融合装置の現在の設計では、プラズマの閉じ込めと制御に超伝導磁石を採用している。また、その設計では一次系冷却材として水を採用することも多い。したがって、想定される事故シナリオとして、一次系から磁石の極低温チャンバー（クライオスタット）への蒸気の流入がある。上記のシナリオで重要な疑問点は、極低温表面によって生み出される圧力抑制がクライオスタットの損傷を回避するのに十分であるかどうかである。この疑問に答えることが、Experimental Vacuum Ingress Test Apparatus（EVITA）の目的である。本論文では、EVITA内における氷層の成長と凝縮形成に関する実験前計算について述べる。解析は、注入蒸気の出力（Ps）が極低温システムの除去出力（Pln）に等しい場合と、PvがPlnを超える場合の2つのシナリオに焦点を当てた。最初のシナリオでは、Pv=Pln=10 kWの場合に30 mbarの圧力上昇が生じ、2番目のシナリオでは、Pv=10 kW、Pln=5 kWの場合に2 barのEVITA限界まで加圧された。主な結論として、3 mbarにおける飽和温度と液膜凝縮液の熱伝達係数は、加圧に大きく影響するため、重要な変数であることが示された。