Among the various breeding blanket concepts proposed for DEMO reactor design by different countries, China has ultimately determined to develop and test the Helium-Cooled Ceramic Breeder Test Blanket Module (HCCB TBM) in ITER, in alignment with its national strategy for the development of magnetic confinement fusion energy. During the preliminary design phase, the CN HCCB TBM team implemented several design updates to improve its engineering performance and manufacturing feasibility, however, in response to certain engineering and technical challenges, a new ITER baseline has been under development since early February 2023. This new baseline proposed a revised ITER operation strategy aimed at initiating the nuclear phase as early as possible while reducing selected operational parameters in the initial stages. In accordance with the ITER 2024 new baseline scenario, further design optimization and engineering analysis have been conducted for the CN HCCB TBM. Thermal-hydraulic analysis results demonstrate that, the maximum operating temperatures of structural and functional materials were significantly reduced under the 2024 baseline scenario, especially for the tritium breeder Li4SiO4 pebble bed, whose temperature was decreased by 20.6%. By installing electric heaters within the tritium breeder zone, the peak temperature of Li4SiO4 can be increased to 821 °C, and the average temperature raised o 604 °C, which essentially satisfied the temperature requirements for tritium release. Based on the calculated temperature distributions under three operating conditions, a system-level transient tritium transport analysis was further performed. The results reveal that installing electric heaters exclusively in the tritium breeder region is sufficient to meet tritium balance requirements, eliminating the need for additional electric heaters in the neutron multiplier region. Preliminary structural analysis was also carried out, and the results indicated that the linearized stresses remain well below the allowable limits of the structural material, thereby ensuring the integrity of the overall structure.
各国によってDEMO炉設計のために提案された様々な増殖ブランケット概念の中で、中国は、磁気閉じ込め核融合エネルギーの開発に関する国家戦略に沿って、ITERにおいてヘリウム冷却セラミック増殖試験ブランケットモジュール（HCCB TBM）を開発し試験することを最終的に決定した。予備設計段階において、CN HCCB TBMチームは、その工学的性能と製造実現性を向上させるために複数の設計更新を実施した。しかしながら、特定の工学的・技術的課題に対応するため、2023年2月初旬以来、新しいITERベースラインが開発中である。この新しいベースラインは、初期段階における選択された運転パラメータを低減しつつ、核相をできるだけ早期に開始することを目的とした改訂されたITER運転戦略を提案した。ITER 2024年新ベースラインシナリオに従って、CN HCCB TBMに対してさらなる設計最適化と工学的解析が実施された。熱流動解析の結果は、2024年ベースラインシナリオの下で、構造材料および機能材料の最高動作温度が大幅に低減されたことを示している。特に、トリチウム増殖材であるLi4SiO4ペブルベッドの温度は20.6%低下した。トリチウム増殖領域内に電気ヒーターを設置することにより、Li4SiO4のピーク温度は821 °Cまで上昇させることができ、平均温度は604 °Cに上昇し、これはトリチウム放出の温度要件をほぼ満たした。3つの運転条件における計算された温度分布に基づき、システムレベルの過渡トリチウム輸送解析がさらに実施された。その結果は、トリチウム増殖領域のみに電気ヒーターを設置することでトリチウムバランス要件を満たすのに十分であり、中性子増倍領域における追加の電気ヒーターの必要性が排除されることを示している。予備構造解析も実施され、その結果は、線形化応力が構造材料の許容限界を十分に下回ったままであり、それによって全体構造の健全性が確保されることを示した。