New conceptual design of a test module assembly for tritium permeation experiment

トリチウム透過実験のための試験モジュールの新しい概念設計

大平 茂; Luo, G.; 中村 博文; 洲 亘; 喜多村 和憲*; 西 正孝

Ohira, Shigeru; Luo, G.; Nakamura, Hirofumi; Shu, Wataru; Kitamura, Kazunori*; Nishi, Masataka

本報告では、プラズマ対向機器における現実的なトリチウム透過を模擬し、トリチウム透過量評価のためのモデル及び計算コードを検証するためのトリチウム透過試験体の新しい概念設計を示す。試験体は、TPLに設置されたITERのダイバータの照射条件(100eV以下の粒子エネルギー及び、高粒子束(1e+22/m/s))とほぼ等価の水素同位体プラズマビームを生成できるプラズマイオン源を使用する実証試験のために設計されている。試験体は、高粒子束のプラズマビームにさらされるプラズマ対向材が銅ヒートシンク上に接合されている多層構造のターゲットモジュールを備えており、銅のヒートシンクには加圧された冷却材(水)が閉じ込められている。予備実験のための試験体が製作され、繰り返し照射条件における接合部の熱的及び機械的挙動を確証するための電子ビーム照射試験が行われた。熱負荷試験後に、接合部に有意な欠陥等は観察されず、使用条件下における構造健全性が確認された。また、予備実験用試験体を用いTSTAで最初のトリチウムプラズマ照射試験を実施し、透過トリチウムの測定プロセスが確立された。中性子あるいは高エネルギーイオンビーム照射により欠陥等を模擬するターゲットモジュールを使用することについても考察する。

A new conceptual design of a tritium permeation test module assembly was developed for demonstration tests using a strong plasma source constructed in TPL for simulation of practical tritium permeation in the real plasma facing components and validation of the models and codes for evaluation of tritium permeation. The target module, to be irradiated by the high flux plasma beam, consists of a multi-layer structure of a plasma facing material plate and a copper substrate with pressurized coolant cavity. Tests using a preliminary model of the target module has been performed to verify thermal and mechanical behavior of the bonded structure and to assess its structural integrity focused on the bonded interface under the cyclic heat loads. After the heat load testing, no visible defect and crack was observed around the bonded interfaces with magnifying glass, and its structural integrity was verified. Also the first tests using tritium plasma at TSTA/LANL with the preliminary model was performed and process to measured tritium permeated was established.