Experimental Investigation of Tritium Compatible Stainless Steel Roots Pumps: Part 2: Validation, qualification and definition of modifications in real application. (25th August 2022) - Banerjee, Indranil; Schopphoff, Andreas; Hughes, Shaun; Pearce, Robert; Nasluzov, Sergei
Summary: Part 1 of this paper describes the experiments performed to qualify the Roots pump Okta 1500 M for tritium applications at ITER. In Part 2, the goal was to define performance limits in normal operation mode. These performance limits led to some suggestions and optimization of operating parameters in order to enhance the performance of the pump. These modifications are mainly meant for introducing the purge gas into mechanical seals. This pump is the first pump equipped with dedicated gas lubricated mechanical seals capable to withstand tritium. The task of the experiments described in the article is to discover the best performance as well as the lowest influence of any kind of purge gases leaking into the process gas for tritium. The experiment was also designed to confirm that the pump mechanical seal is rugged against cross migration of process gas to ensure confinement integrity in operation range. With these suggested modifications, the pump should be even better suited for ITER's specification and commercial fusion power applications. Zusammenfassung: Experimentelle Untersuchung tritiumtauglicher Edelstahl‐Wälzkolbenpumpen ‐ Definition von Anpassungen und deren Validierung und Qualifizierung in spezifischen Anwendungen Teil 1 dieser Arbeit beschrieb die Experimente zur Qualifizierung der Wälzkolbenpumpe Okta 1500 M für Tritium Anwendungen bei ITER. In Teil 2 geht es darum, Leistungsgrenzen im Normalbetrieb aufzuzeigen. Diese Leistungsgrenzen führen zu einigen Vorschlägen und Optimierungen von Betriebsparametern, um die Leistung der Pumpe zu verbessern. Diese Modifikationen betreffen hauptsächlich die Gaszuführung des Spülgases in die gasgeschmierten Gleitringdichtungen. Diese Pumpe ist die erste ihrer Art, die mit speziellen gasgeschmierten Gleitringdichtungen ausgestattet ist, welche für Tritium Anwendungen geeignet sind. Die Aufgabe der vorgestellten Experimente besteht darin, die beste Leistung sowie die geringste Beeinträchtigung des Prozessgases Tritium durch die verwendeten Spülgase zu gewährleisten. Die Versuche bestätigten, dass die Gleitringdichtung der Pumpe widerstandsfähig genug gegen die Querwanderung von Prozessgas ist, um die Integrität des Einschlusses unter Betriebsbedingungen zu gewährleisten. Mit den vorgeschlagenen Modifikationen sollte die Pumpe noch besser für die ITER‐Spezifikation und andere kommerzielle Fusionskraftanwendung geeignet sein die Qualifikation und Integrität der tritiumführenden Komponenten sicherstellen sollen. Die Richtlinien sehen in allen Phasen, nämlich Entwurf, Prüfung, Inbetriebnahme, Betrieb und Überwachung, die Kapselung aktiver Gase vor. Die hier vorgestellten Ergebnisse ermöglichen die Qualifizierung der Pumpe für die Verwendung als Grobvakuumpumpe für leichte, radioaktive Gase zur Unterstützung der Torus‐Hochvakuumkryogenpumpe zu ermöglichen.