核融合原型炉SlimCSの概念設計

Conceptual design of the SlimCS fusion DEMO reactor

飛田 健次; 西尾 敏*; 榎枝 幹男; 中村 博文; 林 巧; 朝倉 伸幸; 宇藤 裕康; 谷川 博康; 西谷 健夫; 礒野 高明; 櫻井 真治; 栗田 源一; 林 孝夫; 大山 直幸; Liu, C.; 濱松 清隆; 井上 多加志; 小関 隆久; 佐藤 正泰; 中村 幸治*; 鈴木 哲; 川島 寿人; 江里 幸一郎; 鶴 大悟; 小泉 徳潔; 坂本 慶司; 安堂 正己; 土谷 邦彦 ; 坂本 宜照; 芝間 祐介; 鈴木 隆博; 武智 学; 高橋 幸司; 廣瀬 貴規; 佐藤 聡; 野澤 貴史; 谷川 尚; 角舘 聡; 河村 繕範; 山西 敏彦; 星野 毅; 落合 謙太郎; 井手 俊介; 相羽 信行; 清水 勝宏; 本多 充; 中道 勝; 西 宏; 関 洋治; 吉田 徹; Song, Y.*

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

発電実証だけでなく、最終的には経済性までを一段階で見通しうる核融合原型炉SlimCSの概念設計の成果を報告する。核融合の開発では、これまで、1990年に提案されたSSTR(Steady State Tokamak Reactor)が標準的な原型炉概念とされてきたが、本研究はSSTRより軽量化を図るため小規模な中心ソレノイドを採用して炉全体の小型化と低アスペクト比化を図り、高ベータ及び高楕円度(グリーンワルド密度限界を高めうる)を持つ炉心プラズマにより高出力密度を目指した。主要パラメータは、プラズマ主半径5.5m,アスペクト比2.6,楕円度2.0,規格化ベータ値4.3,核融合出力2.95GW,平均中性子壁負荷3MW/mとした。この炉概念の技術的成立性を、プラズマ物理,炉構造,ブランケット,超伝導コイル,保守及び建屋の観点から検討した。

This report describes the results of the conceptual design study of the SlimCS fusion DEMO reactor aiming at demonstrating fusion power production in a plant scale and allowing to assess the economic prospects of a fusion power plant. The design study has focused on a compact and low aspect ratio tokamak reactor concept with a reduced-sized central solenoid, which is novel compared with previous tokamak reactor concept such as SSTR (Steady State Tokamak Reactor). The reactor has the main parameters of a major radius of 5.5 m, aspect ratio of 2.6, elongation of 2.0, normalized beta of 4.3, fusion out put of 2.95 GW and average neutron wall load of 3 MW/m. This report covers various aspects of design study including systemic design, physics design, torus configuration, blanket, superconducting magnet, maintenance and building, which were carried out increase the engineering feasibility of the concept.