AbstractThe Helium Cooled Pebble Bed blanket concept developed in the frame of the EPB-programme is based on the use of low activation ferritic/martensitic steel (EUROFER-97) as structural material. As the maximum allowable temperature of this steel is 550°C, the coolant helium temperature can not exceed 450–500°C, resulting in a relatively low thermal efficiency of the power generation system. The use of a ceramic material like SiCf/SiC with a maximum allowable temperature of 1300°C allows to increase the maximum helium temperatures in the blanket, with the possibility to adopt more efficient power conversion systems. SiCf/SiC provides some other attractive features from the neutronic point of view (low neutron absorber in comparison to EUROFER) and safety (low activation). To take full advantage of the potential of this structural material, a new blanket design has been proposed. The pebble beds have been arranged in parallel to the first wall — by this configuration it was possible to reduce the required amount of beryllium, to improve the tritium breeding ratio and increasing the allowable neutron fluence. Finally, the adopted flow scheme results in a decisive reduction of the coolant pressure drop. On the basis of this design thermo-mechanic, thermo-hydraulic and neutronic calculations have been performed to optimise the design parameters (number and thickness of the beds, 6Li enrichment, helium temperatures and pressure, etc.). An assessment of the limitation of this concept in term of maximum neutron wall, surface heating, achievable tritium breeding ratio, thermal efficiency in the power conversion system, pumping power for the blanket cooling loops has been performed.
EPB計画の枠組みで開発されたヘリウム冷却ペブルベッドブランケット概念は、構造材料として低放射化フェライト/マルテンサイト鋼（EUROFER-97）を使用することに基づいている。この鋼の最高許容温度が550°Cであるため、冷却材ヘリウムの温度は450～500°Cを超えることができず、その結果、発電システムの熱効率は比較的低くなる。最高許容温度が1300°CであるSiCf/SiCのようなセラミック材料を使用することで、ブランケット内の最高ヘリウム温度を上昇させることが可能となり、より効率的なエネルギー変換システムを採用できる可能性がある。SiCf/SiCは、中性子工学的観点（EUROFERと比較して低中性子吸収）および安全性（低放射化）の点で、他にもいくつかの魅力的な特徴を提供する。この構造材料の可能性を十分に活用するために、新しいブランケット設計が提案されている。ペブルベッドは第一壁に平行に配置されている。この構成により、必要なベリリウム量を削減し、トリチウム増殖比を向上させ、許容中性子フルエンスを増加させることが可能となった。最後に、採用された流動方式により、冷却材の圧力損失が決定的に削減される。この設計に基づいて、設計パラメータ（ベッドの数と厚さ、6Li濃縮度、ヘリウム温度と圧力など）を最適化するために、熱機械的、熱流動的、および中性子計算が実施されている。最大中性子壁、表面加熱、達成可能なトリチウム増殖比、エネルギー変換システムにおける熱効率、ブランケット冷却ループのポンプ動力に関するこの概念の限界の評価が実施されている。