Modification of DOHEAT for optimization of coolant conditions in DEMO blanket

DEMOブランケットにおける冷却材条件最適化のためのDOHEATコードの改良

宇藤 裕康; 飛田 健次; 染谷 洋二; 中村 誠

Uto, Hiroyasu; Tobita, Kenji; Someya, Yoji; Nakamura, Makoto

原型炉ブランケット設計において冷却材条件の最適化を含めた設計を容易に行うため、2次元核熱連成コードDOHEATの改良を行った。DOHEATでは、描画形式で計算体系を構築できるユーザーインターフェイスを用い、2次元的に配置された内部構造を適切に模擬し、解析することが可能である。従来のDOHEATではブランケット内部の冷却材温度は一定として計算していたが、実際にはブランケット内部で温度変化し、流速,圧力等も変化する。ブランケットシステム設計においては、冷却材の成立性及び圧力変化も重要な設計要素となりうる。そこで本研究では、既存のDOHEATに冷却材ループ熱解析コードを新たに導入し、冷却材の温度,流速,圧力などの状態変化を計算することを可能にした。また、それら冷却材温度を用いたブランケットモジュール内の熱解析を繰り返し計算することにより、ブランケット全体の温度評価も可能になった。これにより、常に多くの計算回数を要するブランケットの最適化を、より効率よく進められると考えられる。

For optimization of coolant conditions in DEMO blanket design, a two-dimensional (2-D) nuclear-thermal-coupled analysis code, DOHEAT, has been modified. The striking feature of DOHEAT is to have a user-friendly interface that enables users to create an appropriate analysis model for different blanket concepts without much difficulty. However, in the previous version of DOHEAT, the coolant temperature is given as an input data. Actually, a temperature change of the coolant along the cooling tube needs to be determined implicitly when the inlet temperature, pressure and flow speed are given. In modified DOHEAT, the coolant condition calculation module was added into the 2-D thermal analysis module, and the temperature profile in the blanket was provided based on the nuclear heating rate profile and coolant temperature. A validation calculation indicates that DOHEAT provides reasonable results on the temperature profile in the blanket.