Study of heat and particle transport in liquid metal flow plasma facing walls for fusion reactors

• Project/Area Number: 25K00990
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 増崎 貴 核融合科学研究所, 研究部, 教授 (80280593)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浜地 志憲 核融合科学研究所, 研究部, 助教 (60761070) ; 豊田 浩孝 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70207653)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2027: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2026: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
• Keywords: 液体金属 / ダイバータ / 核融合炉 / 熱輸送 / 粒子輸送

Outline of Research at the Start

核融合炉のプラズマ対向壁で特に熱負荷が大きいダイバータ板を自由表面液体金属流で形成することを検討している。本研究では、①電子ビーム照射装置を用いて、磁場と粒子負荷が無い条件で、液体金属流に熱負荷だけを印加する実験から、液体金属流における熱輸送を明らかにする。②水素同位体およびヘリウムのガスおよびプラズマを、流動しない静置した液体金属に照射し、液体金属の拡散係数、透過係数を評価する。③核融合炉の10分の1程度の磁場中で液体金属流にプラズマを照射し、①、②で得られる知見を基に、プラズマ照射された液体金属流における熱・粒子輸送を明らかにする。これにより、自由表面液体金属流ダイバータの検討を進める。