The operating conditions foreseen f

The operating conditions foreseen for a DEMO divertor require the use of refractory materials as structrural materials. Presently, the W-alloys are considered as an attractive candidate, the most recent DEMO divertor design studies in the US and the EU considering a helium-cooled W-alloy configuration. The current EU reference concept, under development in Karlsruhe Institute of Technology (KIT), is the Helium-cooled Modular divertor with Jet cooling (HEMJ) operating at pressure level of 10MPa and inlet/outlet temperatures of 600/700∘C. In order to take in count the changes of the W mechanical properties under fusion specific iradiation conditions, an increase of the operating window up to 800∘C has been discussed. Alternatively, a new divertor concept involving inovative materials has been proposed.
To qualify both the helium-cooled divertor design as well the associated matrials KIT has decided to build a new dedicated testing facility. The new loop, Karlsruhe Advanced Technologies Helium Loop (KATHELO), will be capable of operating at high pressure(10 MPa) and high temperature (800∘C) with flow rates up to 200g/s. This will allow the testing of a HEMJ divertor mock-up with up to 5 divertor modules (5×9 fingers). In addition to the divertor testing, the loop will be used to extend the experimental range of the existing helium loop HELOKA-HP for small scale experiments, namely the qualification of blanket breeder units. KATHELO will operate independently from the HELOKA-HP loop while sharing the same infrastructure for the Data Acquisition and Control.
KATHELO will play a major role in the high heat flux materials development and divertor mockup testing program. It will enable the experimental simulation of extreme thermal loading conditions for armor components as well as the investigation of the resulting material degradation phenomena. Moreover, the efficiency of various cooling concepts will be characterized and quantified by tailor-made component tests.
The present paper will present the current design of KATHELO with emphasis on the technological solutions adopted for the construction of the loop in order to cope with the high temperature operating conditions. In addition to that, the thermal-dynamic model of the loop will be introduced and the results for two typical operating scenarios will be discussed: a “divertor-like” experiment (800∘C, 10MPa, 200g/s) and a “blanket breeder unit” experiment (400∘C, 8MPa, 50g/s).

Results (German) 1:

Die Betriebsbedingungen, die für eine DEMO ist geplant erfordern den Einsatz von feuerfesten Materialen wie Structrural Materialien. Derzeit gelten die W-Legierungen als eine attraktive Kandidaten, die letzten DEMO-Divertor-Design-Studien in den USA und der EU in Anbetracht einer Konfigurations mit Helium gekühlt W-Legierung. Das derzeitige EU-Referenz-Konzept unter Entwicklung in Karlsruhe Institute of Technology (KIT), ist die modulare Helium gekühlt ist mit Jet Kühlung (HEMJ), die auf Druck 10MPa und Eingang/Ausgang Temperaturen von 600/700∘C tätig. Um die Änderungen der W count mechanische Eigenschaften unter Verschmelzung bestimmter Iradiation Bedingungen nutzen, wurde eine Steigerung von Arbeitsfenster bis 800∘C diskutiert. Alternativ wurde vorgeschlagen, ein neues plasmaseitigen-Konzept mit Inovative-Stoffen.Um beide qualifizieren das Helium gekühlt ist, design sowie die zugehörigen Erde KIT hat beschlossen, einen neuen eigenen Technikum zu bauen. Die neue Schleife, Karlsruhe Advanced Technologies Helium Loop (KATHELO), werden geeignet für den Betrieb bei hohen Druck (10 MPa) und hoher Temperatur (800∘C) mit Fördermengen bis zu 200 g/s. Dadurch wird die Erprobung eines HEMJ ist Mock-up mit bis zu 5 plasmaseitigen-Modulen (5 × 9 Finger). Neben der Prüfung ist wird die Schleife erweitern den experimentellen Bereich der bestehenden Helium Schleife HELOKA-HP für kleine Experimente, nämlich die Qualifikation der Decke Züchter Einheiten verwendet werden. KATHELO funktionieren unabhängig von der HELOKA-HP-Schleife, während Sie teilen die gleiche Infrastruktur zur Datenerfassung und Steuerung.KATHELO spielt eine wichtige Rolle in der Hochhitze Flussmittel Materialien Entwicklung und Divertor Mock-up Programm zu testen. Es wird die experimentelle Simulation von extremen thermischen Beanspruchungen Bedingungen für Rüstung-Komponenten sowie die Untersuchung der resultierenden Materialabbau Phänomene ermöglichen. Darüber hinaus wird die Effizienz der Kühlung Konzepte charakterisiert und quantifiziert durch maßgeschneiderte Komponententests.Das vorliegende Papier präsentieren das aktuelle Design des KATHELO mit Schwerpunkt auf technologischen Lösungen für den Bau der Schleife um den Hochtemperatur-Betriebsbedingungen gerecht zu werden. Darüber hinaus, das Thermal-dynamischen Modell der Schleife wird eingeführt und die Ergebnisse von zwei typischen Betriebsszenarien diskutiert werden: eine "ist-wie" Experiment (800∘C, 10MPa, 200g/s) und eine "Decke-Züchter-Einheit" experiment (400∘C, 8MPa, 50g/s).

Results (German) 2:

Die für eine Demo Divertor vorgesehen Betriebsbedingungen erfordern die Verwendung von feuerfesten Materialien wie structrural Materialien. Derzeit werden die W-Legierungen als attraktiver Kandidat, den jüngsten DEMO Divertor Design-Studien in den USA und der EU unter Berücksichtigung einer heliumgekühlten W-Legierung Konfiguration betrachtet. Die aktuelle EU-Referenzkonzept, in der Entwicklung in Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist der Helium-gekühlten Modular Divertor mit Jet Kühl (HEMJ) Betrieb bei Druckpegel von 10 MPa und Einlass / Auslass-Temperaturen von 600 / 700∘C. Um in zu nehmen zählen die Änderungen der W mechanischen Eigenschaften unter Fusion spezifischen iradiation Bedingungen eine Erhöhung der Betriebsfenster bis zu 800∘C diskutiert. Alternativ kann eine neue Divertorkonzept mit inovative Materialien vorgeschlagen worden.
Um sowohl die heliumgekühlten Divertor-Design sowie die zugehörige matrials KIT hat sich entschieden, eine neue dedizierte Testanlage bauen zu qualifizieren. Die neue Schleife, Karlsruhe Advanced Technologies Helium Loop (KATHELO), wird der Lage, bei hohem Druck (10 MPa) und hoher Temperatur (800∘C) mit Durchflussraten von bis zu 200 g / s betragen. Dies wird die Erprobung eines HEMJ Divertor Mock-up mit bis zu 5 Divertormodule (5 × 9 Finger) zu ermöglichen. Zusätzlich zu der Divertor-Tests, wird die Schleife verwendet, um die experimentellen Bereich des vorhandenen Helium Schleife HELOKA-HP für kleine Experimente, nämlich die Qualifizierung der Decke Züchter Einheiten erstreckt. KATHELO wird unabhängig von der HELOKA-HP-Schleife zu arbeiten, während die sich im selben Infrastruktur für die Datenerfassung und Steuerung.
KATHELO wird eine wichtige Rolle in der hohen Wärmefluss Materialentwicklung und Divertor Mockup Test-Programm zu spielen. Es ermöglicht die experimentelle Simulation von extremen thermischen Belastungsbedingungen für Rüstungskomponenten sowie die Untersuchung der resultierenden Materialabbau Phänomene. Darüber hinaus ist die Effizienz der verschiedenen Kühlkonzepte werden gekennzeichnet und durch maßgeschneiderte Komponententests quantifiziert werden.
In der vorliegenden Arbeit wird das aktuelle Design der KATHELO mit Schwerpunkt auf den für den Bau der Schleife nacheinander angenommen technologische Lösungen zu präsentieren, um mit der hohen bewältigen Temperaturbetriebsbedingungen. Darüber hinaus wird die thermische dynamischen Modells der Schleife eingeführt werden, und die Ergebnisse für zwei typische Betriebsfälle diskutiert werden: eine "Divertor-like" Versuch (800∘C, 10 MPa, 200 g / s) und einem "blanket Züchter Einheit "Versuch (400∘C, 8 MPa, 50g / s).

Results (German) 3:

die bedingungen sollen eine demo divertor benötigen feuerfeste stoffe wie structrural materialien.derzeit sind die w-alloys als attraktiver kandidat, der jüngsten demo divertor design - studien in den usa und der eu in einem abgekühlten w-alloy konfiguration.die derzeitigen eu - referenz - konzept in der entwicklung in karlsruhe institute of technology (kit)die abgekühlten modulare divertor mit jet - kühlung (hemj), die auf der schalldruckpegel von 10mpa und bucht / outlet temperaturen von 600 / 700 ∘ c. um graf die änderungen der mechanischen eigenschaften unter bestimmten iradiation w "bedingungen, eine erhöhung der operativen fenster bis zu 800 ∘ c wurde diskutiert.alternativeine neue heizung konzept mit innovativen materialien vorgeschlagen worden.
zu qualifizieren, die abgekühlten divertor design als auch die damit verbundenen matrials kit hat beschlossen, ein neues zu bauen für testing facility.die neue schleife, karlsruhe fortgeschrittene technologien helium loop (kathelo) in der lage sein wird, die unter hohem druck (10 mpa) und hoher temperatur (800 ∘ c) mit massenströmen bis 200g / s.dies ermöglicht die erprobung eines hemj diverter - modell mit bis zu 5 divertor - module (5 × 9 fingern).neben der divertor test, wird die schleife war eine verlängerung der versuchsreihe der bestehenden helium - heloka-hp für kleine experimente, nämlich die qualifikation der decke züchter einheiten.kathelo wird unabhängig von der heloka-hp loop zwar die gleiche infrastruktur für die datenerfassung und - kontrolle. kathelo spielt eine große rolle in der hohen wärmefluss materialentwicklung und divertor nachbildung testprogramm.es kann die experimentelle simulierung der extreme thermische beanspruchung für rüstung komponenten sowie die untersuchung der resultierende material abbau phänomene.auch die effizienz der verschiedenen kühlung konzepte werden und quantifiziert durch maßgeschneiderte komponente tests. "in diesem bericht wird die derzeitige entwicklung kathelo mit nachdruck auf die technologischen lösungen für den bau der ringstraße um die hohe temperatur betriebsbedingungen.hinzu kommt, dass die thermische dynamisches modell wird die schleife eingeführt und die ergebnisse für zwei typische die szenarien werden diskutiert:eine "heizung" experiment "(800 ∘ c, 10mpa, 200g / s) und eine decke züchter einheit" experiment "(400 ∘ c, 8mpa, 50g / s).