FFHR-d1 における新型ダイバータの提案とヘリカルコイル支持構造物の構造解析

摘要

核融合研で概念設計を進めているヘリカル型核融合炉FFHR-d1 は LHD の 4 倍の大きさ基本形とした主半径 15.6 m、ヘリカルコイルの小半径 3.744m の装置である［1］。ヘリカルコイルの超伝導導体には 94kA の大電流が流れ、最大経験磁場は 12T に達する［2］。核融合炉において高熱流の粒子を受け止めるダイバータは重要な要素であり、ヘリカル型ではダイバータ磁力線構造を元々備えている。ダイバータへの熱流束は 10MW／m2 以上と予想され、いかにこの熱を除去するかが課題である。一方へリカル型では、ダイバータをブランケットの背後に設置することによって、中性子の直接照射を避けること可能である。中性子照射が十分低減されればダイバータの冷却配管に熱除去に有利な銅合金の使用が視野に入ってくる。FFHR-d1 の基本設計に対する中性子負荷分布解析によると、ダイバータ設置位置での照射損傷は 0.08～1.6dpa の範囲となっており［3］、照射損傷による寿命の目安を 1dpa と考えると、ピーク部分の中性子負荷を下げることができれば銅合金の使府が現実的となる。そのため、ダイバータの設置位置をより中性子負荷が低い場所とできないかを検討した。