低アスペクト比トカマク炉のダイバータ熱流制御

Divertor power handling in a low aspect ratio tokamak reactor

櫻井 真治; 飛田 健次; 西尾 敏

Sakurai, Shinji; Tobita, Kenji; Nishio, Satoshi

球状トカマクの周辺プラズマ研究の進展をレビューするとともに、低アスペクト比トカマク型発電炉のダイバータ熱流制御の成立性について概念検討を行い、ダイバータの除熱能力に対するストライク点での磁気面間隔拡大比,ダイバータ板の傾斜角及びプラズマ三角度等の効果を評価した。弱磁場かつ高安全係数の低アスペクト比トカマクではスクレイプオフ層の熱流幅が広いためストライク点の磁気面間隔拡大比10として受熱面積をポロイダル方向に拡大できればダイバータ部での放射冷却が不要となる。その場合、ダイバータ板の傾斜角などを考慮するとダイバータレッグ長さとして3mが必要となる。核融合出力3GWを想定してケーススタディを行った結果、低三角度配位では、type II ELMによるELM熱負荷低減が期待できない反面、ダイバータコイルを遠ざけるなど配位を工夫することで十分なレッグ長さを確保して上記の条件を満足し、ELM熱負荷も1MJ/mまで低減可能となる。低三角度では高密度での閉じ込め性能劣化が懸念されるが、大半径が小さく内側ダイバータ領域が狭くなる低アスペクト比トカマクの熱流制御としては魅力的な選択肢の一つである。

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