Geometrische Optimierung von elektrisch gekoppelten flüssigen Metallmanifolden für WCLL-Decken

Eine Reihe früherer theoretischer und experimenteller Studien zu heliumgekühlten oder wassergekühlten Blei-Lithium-(WCLL)-Decken zeigt, dass der größte Teil des magnetohydrodynamischen (MHD) Druckabfalls im Züchterfluss von Manifolden stammt, die das flüssige Metall in die Züchtereinheiten (BUs) verteilen und von diesen sammeln. Darüber hinaus ergaben diese Studien, dass ohne ein angemessenes Design der Manifolde die Flussaufteilung unter den Züchtereinheiten entlang der poloidalen Richtung stark ungleichmäßig wäre. In der vorliegenden Arbeit werden die MHD-Strömungen in elektrisch gekoppelten flüssigen Metallmanifolden untersucht, indem ein effizientes hybrides Modell verwendet wird, das zur Vorhersage des MHD-Druckabfalls in solchen Geometrien und zur Bestimmung der Flussverteilung in BUs entwickelt wurde. Das Werkzeug kombiniert globale Massenerhaltung und Druckabfallkorrelationen mit detaillierten 3-D-Simulationen. Aus den Erfahrungen, die bei der Anwendung des Modells auf die Geometrie eines Testdeckenmoduls (TBM) gesammelt wurden, wird geschlossen, dass das Design der Manifolde optimiert werden muss, um eine ausgewogene Flussaufteilung unter den BUs zu erreichen. Im zweiten Schritt wird das hybride Modell angewendet, um die optimale Position der Schottplatten zu bestimmen, die die Zufluss- und Ablaufkanäle in Manifolden trennen, um vergleichbare Durchflussraten in allen BUs zu gewährleisten.