検索対象:     
報告書番号:
※ 半角英数字
 年 ~ 
 年

Simulation study for divertor design to handle huge exhaust power in the SlimCS DEMO reactor

SlimCS DEMO炉における巨大排出パワー制御のためのダイバータ設計に対するシミュレーション研究

川島 寿人; 清水 勝宏; 滝塚 知典; 飛田 健次; 西尾 敏; 櫻井 真治; 竹永 秀信

Kawashima, Hisato; Shimizu, Katsuhiro; Takizuka, Tomonori; Tobita, Kenji; Nishio, Satoshi; Sakurai, Shinji; Takenaga, Hidenobu

コンパクトDEMO炉SlimCSにおいて、ダイバータコードSOLDOR/NEUT2Dを用いてダイバータ設計検討を行った。その結果、スクレイプオフ層への巨大排出パワーをダイバータで制御するための有望な見通しを得ることができた。典型的パラメータとして、排出パワー500MW、イオン粒子束0.5$$times$$10$$^{23}$$s$$^{-1}$$を用いたところ、ダイバータ板上の熱負荷は、当初の垂直化ダイバータ板形状において、外側ダイバータ板上で最高値70MW/m$$^{2}$$に達した。これは初期の概念設計で想定した熱負荷10MW/m$$^{2}$$を大幅に超えることがわかった。そこで外側ダイバータ板下部にV型コーナーを設け、重水素ガスパフ又はアルゴン不純物を適量導入して粒子リサイクリング及び放射損失パワーの増大を図り、非接触状態にすることによって、最大熱負荷を10MW/m$$^{2}$$以下まで低減することに成功した。さらに、排出パワーの減少とともに、ダイバータ熱負荷が指数関数的に減少することを明らかにし、排出パワー300MWにおいては、より少量の重水素ガスパフ及びアルゴン不純物導入でも7MW/m$$^{2}$$程度の許容値を得られることが示した。

By the SOLDOR/NEUT2D simulation for divertor design study on DEMO reactor, SlimCS, we estimated a prospect of handling huge exhausted power. Assuming the exhausted power 500 MW and ion out flux 0.5$$times$$10$$^{23}$$ s$$^{-1}$$ into the scrape-off-layer, the peak heat load is estimated to be 70 MW/m$$^{2}$$ on the outer target on the initial divertor design with introduction of moderate gas puff and Ar fraction. This value exceeds the allowable level 10 MW/m$$^{2}$$ being an initial design target. By installing the "${it V-shaped corner}$" in bottom of the outer divertor target, and using strong gas puffing or Ar impurity injection, the detached condition with high particle recycling and radiation loss conditions is formed, and the peak heat load is successfully reduced below 10 MW/m$$^{2}$$. It can also be demonstrated that the peak heat load is reduced exponentially with decrease of the exhaust power and reaches to 7 MW/m$$^{2}$$ at $$Q$$$$_{rm total}$$ = 300 MW for moderate gas puff flux and Ar fraction.

Access

:

- Accesses

InCites™

:

パーセンタイル:67.65

分野:Physics, Fluids & Plasmas

Altmetrics

:

[CLARIVATE ANALYTICS], [WEB OF SCIENCE], [HIGHLY CITED PAPER & CUP LOGO] and [HOT PAPER & FIRE LOGO] are trademarks of Clarivate Analytics, and/or its affiliated company or companies, and used herein by permission and/or license.