Evaluation of heat and particle controllability on the JT-60SA divertor

JT-60SAダイバータにおける熱粒子制御性の評価

川島 寿人; 星野 一生; 清水 勝宏; 滝塚 知典; 井手 俊介; 櫻井 真治; 朝倉 伸幸

Kawashima, Hisato; Hoshino, Kazuo; Shimizu, Katsuhiro; Takizuka, Tomonori; Ide, Shunsuke; Sakurai, Shinji; Asakura, Nobuyuki

工学的要求及びSONICコードによる物理解析に基づきJT-60SAトカマクのダイバータ設計を確定させた。41MW加熱の炉心プラズマでは流出する高熱粒子束がダイバータ板に大きな熱負荷を与えることが予想された。しかし、材料と構造の耐性により許容熱負荷は15MW/m以下が必須であり、ダイバータ板を垂直化して広域で受け分散低減することで検討した。最終的にダイバータ板にV型コーナーを設け高リサイクリングによる熱負荷低減を計り、燃料(D)や不純物ガスパフ及びダイバータ排気による熱粒子制御性の最適化を行った。結果は、JT-60Uの約3倍のDガスパフ(1.510s)により放射冷却、低温高密度化が進み、熱負荷は約10MW/mまで低減できること、その依存性はガスパフ量が110s以上で許容熱負荷内に入ることを示した。低密度で行う非誘導電流駆動では、熱負荷を許容させるためにAr導入が有効であることを明らかにした。一方、ダイバータ排気は最大排気速度100m/sを整備する予定であり、この範囲内でダイバータプラズマを接触から非接触まで制御できることも明らかにした。

The divertor design of the JT-60SA tokamak device is finalized according to the engineering requirements and the physical analyses with the SONIC code simulations. Assuming the steady-state high beta core plasmas with 41 MW heating power, high heat and particle fluxes flowing out from core to SOL arrive at the divertor targets and give a large heat load. From the engineering viewpoint, the allowable heat load is restricted below 15 MW/m by the tolerability of the target material and structure. As a scenario to reduce the heat load, the vertical target configuration is adopted to receive the heat load on the wide area. In addition, the V-shaped corner is set to enhance the recycling at the outer side divertor where receives a relatively large heat load. Then, the remote radiative cooling is optimized by control of the D gas puffing, the impurity seeding and the divertor pumping.