A thermal power cycle for the TITAN-I fusion reactor is presented. TITAN is a compact, high-power-density (neutron Wall loading of 18 MW/m2) reactor based on the reversed-field-pinch (RFP) confinement concept. TITAN-I incorporates a fusion power core design with liquid lithium as the coolant and breeder, and vanadium alloy (V-3Ti-1Si) as the structural material.The total thermal power of TITAN-I is 2918 MWt. Of this total thermal power, 736 MWt is removed by the first-wall coolant, 29 MWt by the divertor coolant and the remaining 2153 MWt by the blanket coolant. The inlet temperature of the primary coolant is 320 °C. The exit temperatures are 440 °C, 540 °C and 700 °C for the first-wall, divertor and blanket coolants, respectively. Coolants from the first wall and divertor are mixed upon exit which gives the first-wall/divertor mixed exit temperature of 442 °C. The blanket coolant is kept separate. The coolant flow rates in the first-wall, divertor and blanket circuits are 1464, 31 and 1352 kg/ s, respectively. Liquid lithium is also chosen as the secondary coolant in the intermediate heat exchangers. Several power cycle modifications are considered. The selected power cycle has two components — one for the conversion of the thermal power in the first-wall and divertor coolants, and the other for conversion of the thermal power in the blanket coolant which is at much higher thermal potential. The power cycle for the first wall and divertor is a non-reheat, superheat Rankine cycle with 4 stages of regenerative feed-water heating. The pressure and temperature of the throttle steam are 10.7 MPa and 396 °C, respectively. This results in a gross thermal efficiency of 37.3%. The power cycle for blanket is a Rankine cycle with 2-stage reheat and 7 stages of regenerative feed-water heating. The throttle steam conditions are 565.6 °C and 21.4 MPa. The gross thermal efficiency for this cycle is 46.5%. The overall gross thermal efficiency of the lithium-cooled TITAN reactor is 44%. All the power cycle analyses are done by the code PRESTO developed at Oak Ridge National Laboratory in the United States.
TITAN-I核融合炉の熱サイクルについて述べる。TITANは、逆ピンチ閉じ込め（RFP）概念に基づくコンパクトで高出力密度（中性子壁負荷18 MW/m²）の炉である。TITAN-Iは、液体リチウムを冷却材兼増殖材とし、バナジウム合金（V-3Ti-1Si）を構造材料とする核融合動力炉心を組み込んでいる。TITAN-Iの総熱出力は2918 MWtである。この総熱出力のうち、736 MWtは第一壁冷却材により除去され、29 MWtはダイバータ冷却材により除去され、残りの2153 MWtはブランケット冷却材により除去される。一次冷却材の入口温度は320 °Cである。出口温度は、第一壁、ダイバータ、ブランケットの各冷却材についてそれぞれ440 °C、540 °C、700 °Cである。第一壁とダイバータの冷却材は出口で混合され、第一壁/ダイバータ混合出口温度は442 °Cとなる。ブランケット冷却材は分離されたまま維持される。第一壁、ダイバータ、ブランケット回路の冷却材流量はそれぞれ1464、31、1352 kg/sである。液体リチウムは中間熱交換器の二次冷却材としても選択されている。いくつかの動力サイクル変形が検討された。選択された動力サイクルは2つの構成要素を持つ——一つは第一壁およびダイバータ冷却材の熱出力を変換するためのものであり、もう一つははるかに高い熱ポテンシャルを有するブランケット冷却材の熱出力を変換するためのものである。第一壁およびダイバータ用の動力サイクルは、4段の再生給水加熱を備えた非再熱・過熱ランキンサイクルである。スロットル蒸気の圧力と温度はそれぞれ10.7 MPaおよび396 °Cである。これにより総発電効率は37.3%となる。ブランケット用の動力サイクルは、2段再熱と7段の再生給水加熱を備えたランキンサイクルである。スロットル蒸気条件は565.6 °Cおよび21.4 MPaである。このサイクルの総発電効率は46.5%である。リチウム冷却TITAN炉の総合的な総発電効率は44%である。すべての動力サイクル解析は、米国オークリッジ国立研究所で開発されたPRESTOコードを用いて実施された。