Compact DEMO, SlimCS; Design progress and issues

小型核融合原型炉SlimCS; 設計の進展と課題

飛田 健次; 西尾 敏; 榎枝 幹男; 川島 寿人; 栗田 源一; 谷川 博康; 中村 博文; 本多 充; 斎藤 愛*; 佐藤 聡; 林 巧; 朝倉 伸幸; 櫻井 真治; 西谷 健夫; 小関 隆久; 安堂 正己; 江里 幸一郎; 濱松 清隆; 廣瀬 貴規; 星野 毅; 井手 俊介; 井上 多加志; 礒野 高明; Liu, C.; 角舘 聡; 河村 繕範; 森 清治; 中道 勝; 西 宏; 野澤 貴史; 落合 謙太郎; 荻原 寛之; 大山 直幸; 坂本 慶司; 坂本 宜照; 関 洋治; 芝間 祐介; 清水 勝宏; 鈴木 哲; 高橋 幸司; 谷川 尚; 鶴 大悟; 山西 敏彦; 吉田 徹

Tobita, Kenji; Nishio, Satoshi; Enoeda, Mikio; Kawashima, Hisato; Kurita, Genichi; Tanigawa, Hiroyasu; Nakamura, Hirofumi; Honda, Mitsuru; Saito, Ai*; Sato, Satoshi; Hayashi, Takumi; Asakura, Nobuyuki; Sakurai, Shinji; Nishitani, Takeo; Ozeki, Takahisa; Ando, Masami; Ezato, Koichiro; Hamamatsu, Kiyotaka; Hirose, Takanori; Hoshino, Tsuyoshi; Ide, Shunsuke; Inoue, Takashi; Isono, Takaaki; Liu, C.; Kakudate, Satoshi; Kawamura, Yoshinori; Mori, Seiji; Nakamichi, Masaru; Nishi, Hiroshi; Nozawa, Takashi; Ochiai, Kentaro; Ogiwara, Hiroyuki; Oyama, Naoyuki; Sakamoto, Keishi; Sakamoto, Yoshiteru; Seki, Yohji; Shibama, Yusuke; Shimizu, Katsuhiro; Suzuki, Satoshi; Takahashi, Koji; Tanigawa, Hisashi; Tsuru, Daigo; Yamanishi, Toshihiko; Yoshida, Toru

最近の核融合原型炉SlimCSに関する設計研究では、おもに、ブランケット,ダイバータ,材料,保守を含む炉構造の検討に重点を置いている。この設計研究における炉構造の基本的考え方とそれに関連する課題を報告する。楕円度のついたプラズマの安定化と高ベータ化のため、セクター大の導体シェルを交換ブランケットと固定ブランケット間に設置する構造とした。また、ブランケットには、加圧水冷却,固体増殖材を採用することとした。従来の原型炉設計で検討していた超臨界水冷却を利用するブランケット概念に比べ、トリチウム自給を満足するブランケット概念の選択肢はかなり絞られる。ダイバータ技術やその材料について考慮すると、原型炉のダイバータ板での熱流束上限は8MW/m以下とすべきであり、これは原型炉で取り扱うパワー(すなわち、アルファ加熱パワーと電流駆動パワーの和)に対して大きな制約となりうる。

Recent design study on SlimCS focused mainly on the torus configuration including blanket, divertor, materials and maintenance scheme. For vertical stability of elongated plasma and high beta access, a sector-wide conducting shell is arranged in between replaceable and permanent blanket. The reactor adopts pressurized-water-cooled solid breeding blanket. Compared with the previous advanced concept with supercritical water, the design options satisfying tritium self-sufficiency are relatively scarce. Considered divertor technology and materials, an allowable heat load to the divertor plate should be 8 MW/m or lower, which can be a critical constraint for determining a handling power of DEMO (a combination of alpha heating power and external input power for current drive).