AbstractBlankets and divertors are the key components of a fusion power plant due to their large impact on the overall plant design, performance and availability, and on the cost of electricity. This paper recalls the main features of the TAURO blanket, a self-cooled Pb–17Li concept using SiCf/SiC composite as structural material, and describes the most recent thermo-mechanical analyses performed on the blanket. It includes an evaluation of a liquid-metal cooled divertor which could be associated with such a blanket. Investigations were carried out to determine the potential and limits of the blanket and of a liquid-metal cooled divertor in terms of maximum acceptable surface heat flux. The high outlet temperature of the Pb–17Li coolant (800°C) leads to an attractive energy conversion efficiency (>47%) assuming helium-coolant for the secondary circuit. Special heat exchangers, using SiCf/SiC tubes are envisaged. Thermo-mechanical analyses have pointed out that maximum surface heat flux on FW and divertor could be about 0.65 and <5 MW/m2, respectively. It is expected that an improvement of the SiCf/SiC modeling, taking into account non linear behavior presently under way, and the use of design criteria adapted to more advanced composites could allow even higher limits.
ブランケットとダイバータは、全体のプラント設計、性能、稼働率、そして発電コストに大きな影響を与えるため、核融合発電プラントの主要構成要素である。本論文では、SiCf/SiC複合材料を構造材料として用いる自己冷却型Pb–17LiコンセプトであるTAUROブランケットの主な特徴を概説し、本ブランケットに対して実施された最新の熱機械解析について述べる。また、このようなブランケットに付随し得る液体金属冷却ダイバータの評価も含まれる。ブランケットおよび液体金属冷却ダイバータについて、許容可能な最大表面熱流束の観点からその可能性と限界を決定するための調査が実施された。Pb–17Li冷却材の高温出口温度（800°C）は、二次系にヘリウム冷却を想定した場合、魅力的なエネルギー変換効率（>40%）をもたらす。SiCf/SiC管を用いた特殊な熱交換器が想定されている。熱機械解析により、第一壁およびダイバータの最大表面熱流束はそれぞれ約0.65 MW/m²および5 MW/m²未満となり得ることが示された。現在進行中の非線形挙動を考慮したSiCf/SiCモデリングの改良と、より先進的な複合材料に適応した設計基準の適用により、さらに高い限界値が可能となることが期待される。