原型炉用NBIの概念設計と先進開発計画

A Conceptual design and advanced R&D program for DEMO NBI

井上 多加志

Inoue, Takashi

原型炉用NBIは、従来以上の高エネルギー(1MeV),高出力加熱・電流駆動の機能を期待されるとともに、(1)1年程度に渡る連続運転,(2)低保守頻度(年1回以下),(3)耐放射線性,(4)高システム効率(50%以上)、といった性能が要求される。本講演では、ITER NBI工学R&Dと設計の合理的な外挿上に原型炉用NBIを想定し、その実現に必要なR&D項目の抽出を行う。具体的には、低保守頻度・連続運転のためにはフィラメントレスの高周波駆動負イオン源が有力であること、また高効率静電加速器が1.5MeV程度まで適用可能なことを示す。さらに、放射線環境下での運転のために、大面積ビームを集束して周辺部に追加遮蔽を設置する設計案、並びに近年開発が進んできた半導体レーザーを利用したレーザー中性化セルの概念設計についても議論する。

A fusion DEMO reactor requires NBI of high energy ( 1 MeV) for high power plasma heating and current drive. The NBI system for DEMO must fulfill other requirements such as (1) cw operation for 1 year, (2) low maintenance frequency ( once per year), (3) operability under radiation, (4) high system efficiency ( 50%). The present talk discusses DEMO NBI as a reasonable extrapolation of results from R&D and engineering design of the ITER NBI. For (1) and (2) above, R&D of filamentless source such as RF driven negative ion sources is in progress. The ITER R&D suggests possible extrapolation of exsisting electrostatic accelerator technologies up to 1.5 MeV. Additional radiation shielding is to be installed around the beam path, of which cross sectional area is reduced by merging multibeamlets into several beam groups. A concept of laser neutralizer, that utilizes semmiconductor lasers, is presented and discussed to achieve higher system efficiency close to 90%.