核融合原型炉におけるリミタ設計

Design of Limiter for a fusion demo reactor

工藤 広信; 渡邊 和仁; 日渡 良爾; 朝倉 伸幸; 徳永 晋介; 染谷 洋二; 野澤 貴史; 谷川 博康

Kudo, Hironobu; Watanabe, Kazuhito; Hiwatari, Ryoji; Asakura, Nobuyuki; Tokunaga, Shinsuke; Someya, Yoji; Nozawa, Takashi; Tanigawa, Hiroyasu

核融合原型炉において、プラズマの立ち上げシナリオが研究されておりプラズマはダイバータ配位に移行する前に第一壁面上に接触(リミタ配位)して成長していく。この時の熱負荷は数十秒のオーダーの過渡的なものではあるが定常運転時にブランケット第一壁が受ける熱負荷より大きい。この熱負荷に対して原型炉ではブランケット自身にリミタの機能を持たせる考え方と、独立した構造物としてのリミタを設計する2つの考え方がある。最終的には、両者の優劣を占有面積や表面タングステン層の厚さに影響されるTBR等で比較する必要がある。そこで 本検討では比較対象の一つである炉内に独立して設置するリミタの概念設計を進めていく。設計を行う上で、暫定的な立ち上げシナリオから算出されるリミタ表面に入射する熱流束を用いた。除熱の検討はダイバータ等でプラズマ対抗材料として検討されるタングステンや先進の構造材料、耐熱材料として注目されるSiC/SiC複合材料等を用いてリミタ壁と冷却配管をなるべく離すよう概念設計を行う。

In a fusion demo reactor, a rump-up scenario of the plasma is studied. The plasma is growing up and contacting on the first wall surface (limiter-phase) before shifting to diverter phase. Heat load of this time is a transient thing of the dozens seconds. However, it is bigger than the heat load which the first wall receives at the steady state. Therefore there are two idea to be taken with a demo reactor for this heat load. One is that addition a function of limiter to blanket oneself. Another one is design limiter as the independent structure. It is necessary to finally compare the superiority and inferiority of both in TBR (Tritium Breeding ratio) influenced by thickness of the surface tungsten layer and occupation area. This study perform conceptual design of independent limiter.