AbstractHigh performance non-equilibrium magnetohydrodynamic (MHD) disk generators applied to fusion reactors are designed and simplified cycle analyses are carried out which show the following. (1) Disk-type MHD generators of high performance can be designed which result in an enthalpy extraction ratio of 50%–57%. The maximum value of magnetic flux density ranges from 5.4 to 7.9 T depending on the maximum temperature of the MHD working gas. (2) Two MHD—Brayton systems are proposed: (a) a simple MHD system and (b) an MHD—gas turbine combined system. The cycle efficiency of the first system ranges from 39.6% to 63.6%, while the second system yields 54.0%–67.8%. The efficiency depends strongly on the maximum temperature of the MHD working gas and on the pressure recovery ratio of the diffuser. (3) A concept of blanket design is briefly described. A detailed study of the overall fusion reactor, including neutronics calculation of the blanket, is required as future work.
要旨 核融合炉に適用される高性能非平衡磁気流体力学（MHD）ディスク発電機が設計され、簡略化されたサイクル解析が実施され、以下のことが示された。(1) 高性能のディスク型MHD発電機は、エンタルピー抽出率50%–57%をもたらすように設計できる。磁束密度の最大値は、MHD作動ガスの最高温度に依存して5.4～7.9 Tの範囲である。(2) 2つのMHD-ブレイトンシステムが提案される：(a) 単純MHDシステム、および (b) MHD-ガスタービン複合システム。最初のシステムのサイクル効率は39.6%～63.6%の範囲であり、2番目のシステムは54.0%–67.8%を達成する。効率は、MHD作動ガスの最高温度とディフューザーの圧力回復比に強く依存する。(3) ブランケット設計の概念が簡潔に説明される。ブランケットの中性子計算を含む、核融合炉全体の詳細な研究が今後の課題として必要である。