Operation scenarios and requirements for fuel processing in future fusion reactor facilities; Hydrogen isotope separation as a key process for fuel recycle and safety

核融合炉の燃料処理における運転シナリオと設計要求事項

大平 茂; 山西 敏彦; 林 巧

Ohira, Shigeru; Yamanishi, Toshihiko; Hayashi, Takumi

この論文では、将来のD-T核融合炉における総合的な燃料処理プロセスの見地からのITER及び次期核融合炉の運転シナリオが、運転や安全の要求事項などに起因したシステム設計の要件の比較とともに示す。D-T核融合炉施設における燃料プロセスでは、ITERにおいても実証炉等においてもほとんどの基礎的な要求は同じと考えられる。しかし、ITERと実証炉等のそれぞれの運転シナリオの違いからシステムの設計要件もおのずと異なると考えられる。ITER及び実証炉のさまざまな運転をカバーすべきトリチウム・プラントのシステム設計要件を比較・検討した。実証炉では、真空容器内機器がITERより高い温度で運転されるため、構造材料中のトリチウム透過によるトリチウム濃度の上昇がある。このため、冷却材からのトリチウム除去はより重要になると考えられる。将来の核融合炉中の水素同位体処理と関連する幾つかの重要な制御因子についても議論する。

In this paper, expected operation scenarios for ITER and future fusion reactors from a viewpoint of an integrated isotope processing in a future D-T fusion rector are provided with comparisons of requirements for system design attributed to the operation scenarios, safety requirements, etc. Most of the basic requirements for fuel process of a D-T fusion reactor facility common are the same, but the design requirements coming from the individual operation scenarios of ITER and future demo reactors will differ. The system design requirements of the tritium plant taking care of various operations of ITER and a demo reactor are examined and compared. Due to the increase of tritium concentration in the coolant of a demo reactor by tritium permeation in the structural material of the in-vessel components operated at a temperature higher than that of ITER detritiation of coolant will be getting more important. Some important key parameters related to hydrogen isotope processing in future fusion reactors will be discussed.