Magnetohydrodynamic (MHD) processes are known to be critically important for the dual coolant lithium lead (DCLL) breeding blanket (BB) concept. In order to minimize the MHD pressure drop in the European DCLL blanket design, the liquid metal breeder (PbLi) is decoupled electrically from the ferritic–martensitic structure (EUROFER) using insulating ceramic-based flow channel inserts (FCIs). The impact of the FCI on the velocity profile and the pressure drop in the DCLL front poloidal channels is studied. Two-dimensional momentum and induction equations for fully developed flows are solved numerically using the ANSYS-Fluent simulation platform under DCLL-relevant conditions (, ). Velocity and pressure drop in the PbLi flows have been computed first for a channel without FCI and then for three possible alumina-based FCI design: two types of sandwich FCI and one naked FCI. In order to analyze thermal effects in the blanket, the obtained velocity profiles are used as inputs to solve the 3D energy equation. The computations of the temperature distribution in the DCLL poloidal front channel with a prototypical exponentially varying heat generation profile are obtained using convective boundary conditions. Results show the effect of the FCI and MHD phenomena on heat transfer.
電磁流体力学（MHD）プロセスは、二重冷却リチウム鉛（DCLL）増殖ブランケット（BB）概念にとって極めて重要であることが知られている。欧州DCLLブランケット設計におけるMHD圧力損失を最小化するため、液体金属増殖材（PbLi）は、絶縁性セラミック系流路挿入材（FCI）を用いてフェライト系マルテンサイト構造（EUROFER）から電気的に分離されている。DCLL前方ポロイダルチャネルにおける速度分布と圧力損失に対するFCIの影響が研究されている。完全発達流に対する2次元運動量方程式と誘導方程式は、DCLL関連条件下（, ）でANSYS-Fluentシミュレーションプラットフォームを用いて数値的に解かれる。PbLi流れにおける速度と圧力損失は、まずFCIなしのチャネルについて計算され、次に3つの可能なアルミナ系FCI設計、すなわち2種類のサンドイッチ型FCIと1つの裸のFCIについて計算された。ブランケット内の熱的影響を解析するため、得られた速度分布は3次元エネルギー方程式を解くための入力として使用される。原型に即した指数関数的に変化する発熱分布を有するDCLLポロイダル前方チャネルにおける温度分布の計算は、対流境界条件を用いて得られる。結果は、FCIとMHD現象が熱伝達に及ぼす影響を示している。