SlimCS; Compact low aspect ratio DEMO reactor with reduced-size central solenoid

小規模な中心ソレノイドコイルを利用した小型低アスペクト比原型炉SlimCS

飛田 健次; 西尾 敏; 佐藤 正泰; 櫻井 真治; 林 孝夫; 芝間 祐介; 礒野 高明; 榎枝 幹男; 中村 博文; 佐藤 聡; 江里 幸一郎; 林 巧; 廣瀬 貴規; 井手 俊介; 井上 多加志; 鎌田 裕; 河村 繕範; 川島 寿人; 小泉 徳潔; 栗田 源一; 中村 幸治; 毛利 憲介; 西谷 健夫; 大森 順次; 大山 直幸; 坂本 慶司; 鈴木 哲; 鈴木 隆博; 谷川 博康; 土谷 邦彦 ; 鶴 大悟

Tobita, Kenji; Nishio, Satoshi; Sato, Masayasu; Sakurai, Shinji; Hayashi, Takao; Shibama, Yusuke; Isono, Takaaki; Enoeda, Mikio; Nakamura, Hirofumi; Sato, Satoshi; Ezato, Koichiro; Hayashi, Takumi; Hirose, Takanori; Ide, Shunsuke; Inoue, Takashi; Kamada, Yutaka; Kawamura, Yoshinori; Kawashima, Hisato; Koizumi, Norikiyo; Kurita, Genichi; Nakamura, Yukiharu; Mori, Kensuke; Nishitani, Takeo; Omori, Junji; Oyama, Naoyuki; Sakamoto, Keishi; Suzuki, Satoshi; Suzuki, Takahiro; Tanigawa, Hiroyasu; Tsuchiya, Kunihiko; Tsuru, Daigo

コンパクトな核融合原型炉概念SlimCSについて報告する。この原型炉は通常のトカマク炉と比べると小規模な中心ソレノイドコイル(CS)を採用している点に特徴がある。通常、CSの主要な役割はポロイダル磁束の供給とされるが、これをプラズマ形状制御とみなすことでCSの大幅な小型化が可能であり、これによりトロイダルコイルの軽量化しいては炉本体重量の低減が期待できる。さらに、CSの小型化はプラズマの低アスペクト比(=2.6)化を可能にし、高楕円度,大プラズマ電流化,高ベータ化など炉心プラズマの高出力密度を実現するうえで望ましい条件が整う。この結果、SlimCSはARIES-RSのような先進トカマク炉概念と同規模の炉寸法でありながら、比較的無理のない炉心プラズマ条件でほぼ同等の核融合出力を発生するメリットを持つ。

The concept for a compact DEMO reactor named "SlimCS" is presented. Distinctive features of the concept is low aspect ratio ( = 2.6) and use of a reduced-size center solenoid (CS) which has a function of plasma shaping rather than poloidal flux supply. The reduced-size CS enables us to introduce a thin toroidal field (TF) coil system which contributes to reducing the weight and construction cost of the reactor. SlimCS is as compact as advanced commercial reactor designs such as ARIES-RS and produces 1 GWe in spite of moderate requirements for plasma parameters. Merits of low-, i.e. vertical stability for high elongation and high beta limit are responsible for such reasonable physics requirements.