The supercritical carbon dioxide cOoled lithium-lead (COOL) blanket is one of the candidate blankets for Chinese Fusion Engineering and Test Reactor. The lead-lithium (PbLi) is used as neutron multiplier and tritium breeder, as well as the coolant to bring the volumetric nuclear heat out of the blanket. There are 4 (toroidal) × 3 (radial) channels for PbLi flowing, and the flow velocity is reduced along the radial direction to match the spacial variation of the nuclear heat. However, due to incomplete insulation of the channel wall, the magnetohydrodynamic (MHD) coupling effect between adjacent channels becomes significant. In this study, numerical simulations are performed to clarify the influence of the differences in flow velocity between adjacent channels on the MHD coupling channel flow states. It is discovered that a reverse jet zone appears in the low-velocity channel, and its velocity increases as the velocity ratio of adjacent channels increases. This phenomenon is explained through an analysis of the potential and current distribution inside the flow channels. Based on this analysis, research is conducted on the MHD coupling flow of the geometric model of the COOL blanket. Typical units in the COOL blanket sector are selected for research, and periodic boundary conditions are adopted along the flow direction to eliminate interference caused by insufficient flow development on the results. Calculations are conducted separately for cases with and without flow channel insert (FCI) made by SiCf/SiC to explore the weakening effect of FCI on MHD coupling effects. Finally, the flow velocity, pressure, and current distribution inside the blanket are obtained in the presence of MHD coupling effects. Additionally, the impact of FCI conductivity on the flow velocity distribution, pressure drop, and pressure deviation between channels of the blanket was determined. The study provides a computational basis for the design and optimization of the COOL blanket.
超臨界二酸化炭素冷却リチウム鉛（COOL) ブランケットは、中国核融合工学試験炉の候補ブランケットの一つである。鉛リチウム（PbLi）は、中性子増倍材およびトリチウム増殖材として使用されるとともに、ブランケットから体積核発熱を運び出す冷却材としても使用される。PbLiが流れる流路は、4（トロイダル方向）×3（ラジアル方向）あり、流速は核発熱の空間的変化に合わせてラジアル方向に沿って低減される。しかし、流路壁の絶縁が不完全なため、隣接する流路間の電磁流体力学（MHD）連成効果が顕著になる。本研窮では、隣接する流路間の流速差がMHD連成流路の流動状態に及ぼす影響を明らかにするために、数値シミュレーションを実施した。低速流路に逆ジエット領域が現れ、その速度は隣接流路の速度比が増加するにつれて増加することが発見された。この現象は、流路内部の電位と電流分布の解析によって説明される。この解析に基づき、COOL ブランケットの幾何モデルのMHD連成流れに関する研窮を実施した。COOL ブランケットセクター内の代表的ユニットを研窮対象として選定し、流れ方向には周期境界条件を採用して、流れの発達不足が結果に及ぼす干渉を排除した。SiCf/SiC 製の流路インサート（FCI）の有無のケースについてそれぞれ計算を実施し、FCI がMHD連成効果を弱める効果を調査した。最終的に、MHD連成効果が存在する場ハのブランケット内部の流速、圧力、および電流分布が得られた。さらに、FCI の導電率がブランケットの流速分布、圧力損失、および流路間の圧力偏差に及ぼす影饔が明らかにされた。本研窮は、COOL ブランケットの設計と最適化のための計算基盤を提供する。