[2N08-14] 燃料生成・燃料循環

[2N12] プロトンポンプによる原型炉一次燃料系水素同位体ダイレクトリサイクルの効果２

*小西 哲之¹、宮垣 寛之¹、向井 啓祐¹、日渡 良爾²、磯部 兼継²、増崎 貴³、田中 将裕³、原 正憲⁴、片山 一成⁵ (1. 京都大学エネルギー理工学研究所、2. 量研、3. 核融合研、4. 富山大、5. 九大)

キーワード：トリチウム、原型炉、燃料系、プロトン導電体、ダイレクトリサイクル

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。