新型バンドルダイバータ付き低アスペクト比トカマクの体積中性子源炉・発電炉設計

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09680488
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小川 雄一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90144170)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 二瓶 仁 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (70010973) ; 岡野 邦彦 電力中央研究所, 原子力システム部, 主席研究員 ; 大藪 修義 核融合科学研究所, 教授 (60203949) ; 井上 信幸 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (60023719) ; 吉田 善章 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (80182765)
• Keywords: 低アスペクト比トカマク / 核融合炉 / 小型化 / ダイバータ熱処理 / ポロイダルダイバータ / バンドルダイバータ / 常伝導コイル / 磁場リップル

Research Abstract

核融合炉の小型化を目指して,アスペクト比が極端に小さいトカマクプラズマが注目されている。現在までの小型装置での実験では,優れたプラズマ閉じ込め特性やMHD安定性が実験的・理論的に示されている。ただし将来の核融合炉や体積中性子源炉を想定した場合,中心導体やダイバータ等の工学的問題点が指摘されている.ここでは特にダイバータ問題に着目し,新しい型のダイバータの概念を提案し,その磁場コイル設計を行ない,低アスペクト比トカマク装置との整合性を示すことが出来た.
従来のダイバータはトロイダルコイル内にダイバータ板を挿入して,コイル内側で熱処理するものであった.しかしこの場合,低アスペクト比装置では,ダイバータ面積が極端に狭くなり,プラズマからの熱処理が非常に厳しくなる.一方十数年前に,バンドルコイルをトーラス外側領域に設置し,トロイダル磁場をトロイダルコイルの外側に引き出す,いわゆるバンドルダイバータの概念が提唱されたが,磁場リップルの増大等のために,核融合炉への適用が諦められた.
ここでは従来のポロイダルダイバータの下方にバンドルコイルを設置することによりダイバータ部の磁力線をトロイダルコイルの外側まで引き出すという,ポロイダルーバンドルダイバータを提案し,その磁場解析を行なった.その結果,プラズマ形状にほとんど影響与えること無く,しかもプラズマ領域での磁場リップルも十分小さいコイル配置及びコイル電流値を見つけることができた.なおバンドルコイルやポロイダルコイル等の電流値も常伝導コイルを用いて十分設計できる程度の値に収まることも示せた.従ってこれによりトロイダルコイル外側までプラズマを引き出すことが出来るので,ダイバータ熱処理の問題の画期的な解決策となりうることが示せた.

Research Products

• [Publications] R.Hiwatari 他: "Transport Simulation of JT-60U L-mode Discharges" J.Phys.Soc.Jpn. 67. 147-157 (1998)
• [Publications] Y.Ogawa 他: "Design of volumetric neutron source based on steady-state tokamak" 16th Int.Conf.on Fusion Energy. 3. 677-684 (1996)