[2N08-14] Fuel Production and Fuel Cycle

[2N12] Effect of direct recycle of hydrogen isotopes by proton pump on the primary fuel cycle of DEMO 2

*satoshi konishi¹, hiroyuki miyagaki¹, keisuke mukai¹, ryoji hiwatari², kanetsugu isobe², suguru masuzaki³, masahiro tanaka³, masanori hara⁴, kazunari katayama⁵ (1. IAE, Kyoto Univ., 2. QST, 3. NIFS, 4. Univ.Toyama, 5. Kyushu Univ.)

Keywords:tritium, DEMO, fuel cycle, proton conductor, direct recycle

核融合原型炉の一次燃料系において、プロトン導電体を用いた水素同位体移送によるダイレクトリサイクルを導入した場合の影響を評価した。プロトン導電体を水素透過性金属板で挟んだ構造を持つポンプは、ダイバータから水素同位体を連続に選択的に気相で排気昇圧する機能を持つ。移送量は電流、圧縮率はネルンストの式に従う。1.5GWの核融合プラズマからの排気におけるヘリウム濃度を、コアでの燃焼の妨げにはならないために１％程度に制御する。スループットを200Pam3/s、吐出側100kPaと設定して、プロトンポンプの応答時定数、インベントリーをインピーダンスにより測定した。またインピーダンスから要求される電流密度とポンプとしてのコンダクタンスから必要面積が求められる。リサイクル時定数はポンプにおいて２０秒程度となりペレット入射によるダイレクトリサイクルでは無視できる。軽水素除去のために一定割合を不純物流として同位体分離を行う必要性も評価した。