AbstractTIBER-II is the United States contribution to the design of an international thermonuclear experimental reactor (ITER). The compactness of the reactor has placed a premium on the design of a high performance shield to protect the toroidal field (TF) magnets, particularly in the inboard (i/b) side where the shielding space is constrained to 48 cm. The use of tungsten in the i/b shield is mandatory to protect the inner legs of the TF coils against the 1.5 MW/m2 neutron wall loading impinging on the midplane of i/b side. A shield optimization study is performed to minimize the fast neutron fluence, which is the most crucial radiation effect in the magnet. In the optimization study, the performances of various candidate materials were examined. Beside W, the evaluated materials are TiH2, B4C, Pb, water, borated water, and LiNO3 salt in water. The optimal shield is composed of two layers: a thick W layer followed by an 8 cm thick H2O/LiNO3 layer. The peak fast neutron fluence amounts to 7.7 × 1018 n/cm2 and the radiation limits are all met with several magnet anneals needed during reactor life. The other critical area in the TIBER-II design occurs behind the divertor plates where the shield is thinned at some places to 48 cm. W in pebble form was proposed to shield the divertor zone and the less expensive PCA pebble bed is used in regions where the shielding space is less constrained. The proposed shield arrangement provides adequate protection for the TF coils and this is verified with a two-dimensional calculation where the poloidal variation of the radiation effects in the TF coils was generated.
TIBER-IIは、国際熱核融合実験炉（ITER）の設計に対する米国の貢献である。炉のコンパクト化により、トロイダル磁場（TF）コイルを保護する高性能遮蔽体の設計が重視されている。特に、遮蔽空間が48cmに制約される内側（i/b）領域において重要である。i/b側の遮蔽体へのタングステン使用は、i/b側中間面に衝突する1.5 MW/m²の中性子壁負荷からTFコイルの内側脚部を保護するために必須である。高速中性子フルエンスを最小化するための遮蔽体最適化研究が実施された。これは、磁石における最も重大な放射線影響である。最適化研究では、様々な候補材料の性能が評価された。Wに加えて、評価された材料はTiH₂、B₄C、Pb、水、ホウ酸水溶液、および水中のLiNO₃塩である。最適な遮蔽体は2層構造で構成される：厚いW層と、それに続く8cm厚のH₂O/LiNO₃層である。ピーク高速中性子フルエンスは7.7×10¹⁸ n/cm²であり、放射線制限はすべて満たされているが、炉の運転寿命中に数回の磁石アニーリングが必要である。TIBER-II設計におけるもう一つの重要な領域は、ダイバータ板の背後であり、そこでは遮蔽体が一部の箇所で48cmまで薄くなっている。Wはペブル（小球）形態でダイバータ領域の遮蔽に提案されており、遮蔽空間がより広い領域では、より安価なPCAペブルベッドが使用される。提案された遮蔽体配置はTFコイルに対して十分な保護を提供し、これはTFコイルにおける放射線影響のポロイダル方向変化を生成した二次元計算によって検証されている。