Pellet fueling technology development for efficient fueling of burning plasma in ITER

ペレットによるITER燃焼プラズマへの効率的燃料注入技術の開発

Baylor, L. R.*; Parks, P. B.*; Jernigan, T. C.*; Caughman, J. B.*; Combs, S. K.*; Fenstermacher, M. E.*; Foust, C. R.*; Houlberg, W. A.*; Lasnier, C. J.*; 丸山 創; Rasmussen, D. A.*

Baylor, L. R.*; Parks, P. B.*; Jernigan, T. C.*; Caughman, J. B.*; Combs, S. K.*; Fenstermacher, M. E.*; Foust, C. R.*; Houlberg, W. A.*; Lasnier, C. J.*; Maruyama, So; Rasmussen, D. A.*

ペレットによるITER燃焼プラズマへの燃料注入は、効率的な燃焼を達成するうえでの最重要課題の一つである。このため、実機入射管と同一形状の入射管を用いた実験を行い、ITERで要求される入射速度300m/sまでペレットが健全であること,管内圧力が極端に高い場合でも質量損失が20%程度(300m/s以下では10%)であることを確認した。並行してプラズマ内の粒子分布を評価したところ、ITERのレファレンスとなっているインボード側から3mm及び5mmの円柱状ペレットを300m/sで入射した場合、セパラトリックスの十分内側に到達し、100%に近い燃料注入効率を達成できることが予測され、これにより第一壁のトリチウム保有量を低く抑えることが可能となる。また、これまでのトカマク装置により得られた知見から、ペレットを入射することによりELMが誘起されることが確認されており、ITERにおいてもペレット入射によるELMを制御する手法が採用されている。

Pellet injection is the primary fuelling technique for efficient core fuelling of ITER burning plasma. Pellet survivability and pellet mass loss have been demonstrated using a mockup of ITER inboard injection line. This experiment has revealed that pellets survive intact up to 300m/s, which is required for inboard injection. The series of experiments have demonstrated that pellet mass loss at extremely high back pressure remains 20% (10% at 300m/s). The pellet mass deposition has been numerically evaluated. It shows that inboard launching, present ITER reference, of 3 mm and 5mm cylindrical pellets at 300 m/s has a capability to fuel well inside the separatrix. The fuelling efficiency is predicted to be nearly 100%, which will help to minimize the tritium retention of the first wall. Pellet injected in to the present day tokamaks have been found to trigger ELMs in H-mode plasma. ITER will have the pellet injection technology as an ELM mitigation system.