First wall and divertor engineering research for power plant in JAERI

原研における核融合発電実証プラント用第1壁及びダイバータの工学研究

鈴木 哲; 江里 幸一郎; 廣瀬 貴規; 佐藤 和義; 吉田 肇; 榎枝 幹男; 秋場 真人

Suzuki, Satoshi; Ezato, Koichiro; Hirose, Takanori; Sato, Kazuyoshi; Yoshida, Hajime; Enoeda, Mikio; Akiba, Masato

本論文では、核融合発電実証プラントのプラズマ対向機器である第1壁及びダイバータの原研における研究開発の活動について報告する。核融合発電実証プラントはITERのような実験炉に比べ、運転期間が長期にわたるため、プラズマ対向機器は厳しい中性子照射及び熱・粒子負荷を受ける。現状の設計では、核融合発電実証プラントのプラズマ対向機器の構造材としては、中性照射を考慮して低放射化フェライト鋼(F82H)が候補材となっている。一方、その表面保護材料としては、スパッタリング損耗に対する耐久性及び低トリチウム吸蔵特性からタングステン材料が候補材となっている。このような材料を組合せたプラズマ対向機器を実現するために、原研では、(1)高性能冷却構造の開発,(2)表面保護材料の開発,(3)F82H鋼とタングステンに対する接合技術の開発及び(4)構造健全性の評価を行うなど精力的な開発を行っている。本稿では、これらの開発活動に関する最新の成果として、高性能冷却管(スクリュウ冷却管)の開発,単軸圧縮による拡散接合法の開発,ダイバータ構造の熱疲労寿命評価法の開発及び表面保護材料のスパッタリング評価用低エネルギーイオン照射装置の開発について報告する。

This paper presents an R&D activity on the plasma facing components (PFCs), such as first wall and divertor, for the fusion power plant. The PFCs of the power plant will be subjected to heavy neutron irradiation and high heat/particle flux from plasma during the continuous operation. In the present design of the PFCs, the candidate structural material is a reduced activation ferritic-martensitic steel, F82H, from the viewpoints of low activation and high robustness against neutron irradiation, and the candidate armor material is tungsten from the low sputtering yield and low tritium retention points of view. To realize the PFCs using such materials, JAERI has bee extensively conducting R&Ds on; (1) high performance cooling tube, (2) tungsten armor materials, (3) selection of a bonding technique for F82H and tungsten materials and (4) evaluation of structural integrity. Recent achievements on these R&Ds are presented.