A methodology for thermo-mechanical assessment of in-box LOCA events on fusion blankets and its application to EU DEMO HCPB breeding blanket Translated title: Eine Methode zur thermomechanischen Bewertung von LOCA-Ereignissen in Fusions blankets und ihre Anwendung auf EU-DEMO-HCPB-Brutblankets

Abstract

Within the framework of EUROfusion research activities, the Karlsruhe Institute of Technology (KIT) is developing the Helium Cooled Pebble Bed (HCPB) breeding blanket (BB) for European demonstration fusion power plant (DEMO), with the support of BME and Wigner-RCP (Hungary) and CIEMAT (Spain). During the development of the BB concept in the past years, the in-box Loss Of Coolant Accident (LOCA) has been identified as a main design driver for BB. During this event, a leakage of pressurized coolant within the blanket box happens (in-box LOCA), pressurizing the blanket module and endangering its structural integrity. This accident has not been investigated in a detailed approach yet. In this paper, a more precise methodology is introduced taking into account the temperature evolution of the structure for assessing the structural integrity of BB under in-box LOCA and has been applied to the HCPB BB. The methodology and results are presented and critically discussed.

Kurzfassung

Im Rahmen der EUROfusion-Forschung entwickelt das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit Unterstützung von BME und Wigner-RCP (Ungarn) und CIEMAT (Spanien) Helium Cooled Pebble Bed (HCPB) Brutblankets (BB) für das europäische Demonstrationsfusionskraftwerk (DEMO). Bei der Entwicklung des BB-Konzeptes in den vergangenen Jahren wurde der Kühlmittelverluststörfall (LOCA) innerhalb des Blankets als wichtigster Faktor der Designgebung des Blankets identifiziert. Während dieses Ereignisses tritt eine Leckage von unter Druck stehendem Kühlmittel innerhalb der Blanketbox auf (In-Box LOCA), wodurch das Blanket unter Druck gesetzt und seine strukturelle Integrität gefährdet wird. Dieser Unfall wurde noch nicht im Detail untersucht. In diesem Papier wird eine genauere Methodik beschrieben, die die Temperaturentwicklung der Struktur zur Beurteilung der strukturellen Integrität von BB unter In-Box-LOCA berücksichtigt und auf HCPB BB angewendet wurde. Die Methodik und Ergebnisse werden vorgestellt und kritisch diskutiert.