DEMO plant design beyond ITER

ITER後のデモプラント設計

小西 哲之; 西尾 敏; 飛田 健次; DEMO設計チーム

Konishi, Satoshi; Nishio, Satoshi; Tobita, Kenji; DEMO Design Team

ITERの技術に基づいて可能となるトカマク動力プラントの具体的な特徴を明らかにし、そのための技術課題を摘出することを目的として概念設計を行った。ITERの次の段階では核融合エネルギーの実現として、発電プラントとしての全ての要素を満たす必要があり、ITER及び並行する計画によって実現できる現実的な技術レベルの設計が要求される。一方デモプラントは、魅力あるエネルギー源として未来社会が選択できるだけの先進性も提示できなければならない。このために、2030頃の建設を想定し、主半径5.8m,熱出力2.3GWでQ30の定常トカマクプラントの概念設計を行った。プラズマ性能はITER及び同時期の補完装置による定常化とベータ値の穏当な進歩を仮定した。工学技術は今後20年間の開発成果として、ITERのテストブランケットモジュールや、最大20Tの超伝導コイルを想定している。500Cの超臨界水による発電でコスト低減をはかるとともに、金属壁により1kg程度にトリチウムインベントリーを低減し、動力系のトリチウム濃度制御により安全性についても特徴ある設計を目指した。

The first fusion power plant DEMO must have some reality that ITER and other facilities in the same period are expected to prove its feasibility. The DEMO should also be so attractive and advanced that the future society would be interested in constructing based on its concept. The present DEMO plant concept intends to satisfy these antagonistic requirements assuming construction in 2030s immediately after successful completion of fundamental ITER mission. A steady tokamak is minimized to have 5.8m of major radius with 2.3GW with Q exceeds 30. Modestly ambitious plasma parameters are chosen. Technology improvement is assumed to make maximum 20 T magnet, metal first wall and super critical water cooled ITER-like blanket modules feasible. Tritium inventory is reduced to 1kg with improved safety system concept. This conceptual design identifies various technical issues that are expected to be solved by intensive R&D efforts during ITER period, and indicates a possible step immediately after ITER.