Overview of thermohydraulic simulations for the development of a helium-cooled divertor

Überblick über die thermohydraulischen Simulationsrechnungen zur Entwicklung eines heliumgekühlten Divertors Am Forschungszentrum Karlsruhe wird ein Divertor für Fusionskraftwerke der Generation nach ITER entwickelt. Ziel ist es, Wärmelasten von mindestens 10 MW/m² bei akzeptablem Druckverlust abzuführen. Ein heliumgekühltes, modulares Konzept mit Prallstrahlkühlung wird vorgeschlagen. Der Entwicklungsprozess wird von strömungsmechanischen Simulationsrechnungen begleitet. Dieser zusammenfassende Bericht gibt einen Überblick über die Simulationsrechnungen und die Validierung der Ergebnisse. Mögliche Fehlerquellen wie z. B. Modellfehler oder numerische Fehler wurden systematisch eliminiert. Eine Netzstudie wurde durchgeführt, um vernetzungsunabhängige Ergebnisse zu erhalten. Schließlich wurden die simulierten Ergebnisse mit experimentellen aus der HEBLO–Anlage verglichen. Die Übereinstimmung, besonders bei den Temperaturwerten war gut. Der Druckverlust wird von den CFD-Programmen um ca. 30 % überschätzt, im Falle des 1:1 Modells um 20 % unterschätzt. Diese Diskrepanz konnte bisher nicht geklärt werden. Global betrachtet zeigen die Ergebnisse die Anwendbarkeit des numerischen Models für Design und Auslegung des HEMJ Divertor-Konzepts, wie auch für andere gasgekühlte Komponenten des Fusionsreaktor