Status of activities on the lithium target in the key element technology phase in IFMIF

核融合材料照射施設(IFMIF)の要素技術確証フェーズにおける液体リチウムターゲット活動の現状

中村 博雄; Burgazzi, L.*; Cevolani, S.*; Dell'Ocro, G.*; Fazio, C.*; Giusti, D.*; 堀池 寛*; 井田 瑞穂*; 角井 日出雄*; Loginov, N.*; 松井 秀樹*; 室賀 健夫*; 中村 秀夫  ; Riccardi, B.*; 竹内 浩; 田中 知*

Nakamura, Hiroo; Burgazzi, L.*; Cevolani, S.*; Dell'Ocro, G.*; Fazio, C.*; Giusti, D.*; Horiike, Hiroshi*; Ida, Mizuho*; Kakui, Hideo*; Loginov, N.*; Matsui, Hideki*; Muroga, Takeo*; Nakamura, Hideo; Riccardi, B.*; Takeuchi, Hiroshi; Tanaka, Satoru*

国際核融合材料照射施設(IFMIF)は、重陽子-リチウム(Li)反応による加速器型中性子源であり、国際協力で3年間の要素技術確証フェーズ(KEP)を2002年末までの予定で実施中である。本報告では、KEPの結果を反映させた液体Liターゲットの最近の結果と今後の展望について述べる。連続運転に対応したLiループ構造を定めるため、Liループ配管の熱応力解析を行い、過大な熱応力が発生しない配置を定めた。また、ビーム緊急停止時の過渡解析を実施し、Li固化防止に必要な有機冷媒1次冷却系及び水の2次冷却系温度制御条件を定めた。Li純化系では、KEPの結果をもとに、材料の腐食に影響するLi中の窒素不純物制御用として、新たにCrホットトラップの検討を行うとともに、トリチウム制御用のイットリウムホットトラップの仕様を定めた。さらに、放射化したターゲットアセンブリの交換のための遠隔交換アームの概念設計を行い、基本構造を定めた。KEPに続いて、Liターゲットの長時間運転を実証するため、2003年の移行期間を経て2004年からLi試験ループを中心とした技術実証を開始する予定である。

This paper describes the latest design of the IFMIF liquid Li target system reflecting the KEP results. Future prospects will be also summarized. To handle an averaged heat flux of 1 GW/m2 under a continuous 10 MW D beam deposition, a high-speed Li flow of 20 m/s, a double reducer nozzle and a concaved flow are applied to the target design. Hydraulic characteristics of the Li target design have been validated in a water jet experiment. To obtain a control scenario of the Li loop in an accident of the D beam trip, a transient analysis has been done. To control tritium and impurities in Li, a cold trap and two kinds of hot trap are adopted in Li purification loop. To maintain reliable continuous operation, various diagnostics are attached to the target assembly. To exchange the target assembly and back wall, a remote handling system with a multi axis arm and welding/cutting tool are designed. As an option, design of a replaceable back wall with a mechanical seal is being in progress. In a next phase of IFMIF beyond 2004, a Li test loop will be constructed for engineering validation.