Conceptual design of the blanket tritium recovery system for the prototype fusion reactor

核融合原型炉のブランケットトリチウム回収システムの概念設計

角田 俊也*; 平田 慎吾*; 森 清治*; 小西 哲之; 河村 繕範; 西 正孝; 小原 祥裕

Kakuta, Toshiya*; Hirata, Shingo*; Mori, Seiji*; Konishi, Satoshi; Kawamura, Yoshinori; Nishi, Masataka; Ohara, Yoshihiro

原研では核融合原型炉として超臨界水冷却方式の採用を検討しており、研究開発を開始している。原型炉では燃料の自己補給を行うため、増殖トリチウムを効率良く、安全に取り出すシステムが必要であり、その概念設計を行った。設計のポイントは、システム操作におけるエネルギーロスが少ないこと、インベントリーが小さいことである。従来の候補システムである低温吸着による連続バッチプロセスやパラジウム拡散器による連続プロセスは、設計のポイントからみて一長一短があるため、原型炉では固体電解質を用いた電気的膜分離プロセスの採用を検討する。このシステムは、プロトン導電体を用いた水素ポンプと、酸素イオン導電体を用いた酸素ポンプから構成される。検討の結果、本システムは消費エネルギーが小さく、事故時のトリチウム放出も少ないシステムであるという結果が得られた。

Research-and-development of the supercritical water-cooled prototype fusion reactor which has cost competitiveness has been performed in Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI). It is necessary to establish immediately the design concept of the blanket tritium recovery system which collects tritium continuously and safely from the supercritical water-cooled blanket because fuel self-sufficiency is inevitable in the prototype reactor. The candidate systems are; 1) batch-processing cryogenic molecular sheave bed recovery system with cryogenic temperature operation, 2) continuous processing Pd membrane penetration recovery system with high vacuum operation. In the present study, however, the third candidate system, the hydrogen pump system with protonic conductors, was investigated. As a result of the study, it was made clear that the system with minimized energy consumption and minimized accidental tritium release could be realized by using the hydrogen pump for the blanket tritium recovery system of the prototype fusion reactor.