固体増殖水冷却方式テストブランケットモジュールにおけるトリチウムスイープガス挙動の数値解析

Numerical simulation of helium purge gas with tritium transfer in pebble bed for WCSB test blanket module

関 洋治; 秋場 真人; 榎枝 幹男; 鈴木 哲; 西 宏; 江里 幸一郎; 横山 堅二; 谷川 尚; 森 清治; 丹澤 貞光; 鶴 大悟; 本間 隆; 廣瀬 貴規

Seki, Yohji; Akiba, Masato; Enoeda, Mikio; Suzuki, Satoshi; Nishi, Hiroshi; Ezato, Koichiro; Yokoyama, Kenji; Tanigawa, Hisashi; Mori, Seiji; Tanzawa, Sadamitsu; Tsuru, Daigo; Homma, Takashi; Hirose, Takanori

ITERでの試験を予定している固体増殖水冷却方式テストブランケットモジュール(TBM)のトリチウム生成率を見積もるため、トリチウム増殖比(TBR)に注目しつつ、層の厚さと配置を最適化するために一次元核熱計算を実施した。さらに、増殖材充填層内におけるヘリウムパージガス流動の数値解析を実施した。本研究によって得られた代表的な知見を以下に示す。(1)増倍材をSingle Packingで充填する場合、増殖材層の背面に増倍材層を2層配置することで、Binary Packingと同等のトリチウム生成率取得が可能である。(2)Heパージガスの流動が非常に緩やかであるため、対流拡散の影響が少なく、第一壁及びメンブレンパネル近傍では、トリチウムの高濃度領域が存在する。本成果は、原型炉を見据えたTBM設計の研究開発に資するものである。

The one-dimensional nuclear and thermal analyses on Test Blanket Module (TBM) in ITER have been performed for emphasizing on optimized layer structures of a ceramic tritium breeder () and a beryllium neutron multiplier . The numerical simulation of the helium purge gas in the breeder pebble bed also has been performed. The main results of our study are as follows: (1) In the case of the single packing for multiplier pebble bed, The tritium product ratio of single packing is comparable in magnitude to that of binary packing by setting the two layers of Be behind a layer of . (2) The high concentration of the tritium stays near the first wall and membrane panel because of the effect of insufficient convective diffusion in low Reynolds number. This work contributes to the designs of the TBM and demonstration blanket.