AbstractThe pebble divertor concept is proposed for the high-power density fusion reactor. In this system, a large number of multi-layer pebbles are dropped in the divertor region to form the pebble curtain as the divertor plate. The multi-layer pebble consists of three layers, i.e. kernel, a plasma facing layer and an immediate tritium permission barrier. The performance characteristics of the pebble flow are related to flow rate and flow pattern for shielding the incident particle flux. In this study, we have studied fundamental designs of the dropping system. The dropping system consists of a container with the single slit at the bottom. The pebbles are stored in the cuboid container. In the experiment, the dependence of the flow rate of the pebble on the slit width is observed. Al2O3 pebbles and active carbon pebbles were used at the point of view for mechanical performance instead of using the multi-layer pebbles because the multi-layer pebble is very expensive now so that it is difficult to prepare a large number of pebble enough to perform the experiment. In the calculation, we estimated the dependence of the flow rate on the slit width. The calculation results have been coincident with the experimental results. It is possible to estimate the relation between slit width and flow rate of the multi-layer pebble with SiC kernel. From this study, the pebble curtain can shield more than 90% of heat flux from core plasma when the slit width is more than 3 cm.
ペブルダイバータの概念は、高パワー密度核融合炉のために提案されている。本システムでは、多数の多層ペブルがダイバータ領域に落下して、ダイバータ板としてペブルカーテンを形成する。多層ペブルは、カーネル、プラズマ対向層、そして中間トリチウム透過防止障壁の3層からなる。ペブル流の性能特性は、入射粒子束を遮蔽するための流量と流動パターンに関連する。本研究では、落下システムの基本設計を検討した。落下システムは、底部に単一スリットを有する容器からなる。ペブルは直方体容器に貯蔵される。実験では、スリット幅に対するペブルの流量の依存性が観察された。多層ペブルは現在非常に高価であり、実験を行うのに十分な数のペブルを準備することが困難であるため、機械的性能の観点から、多層ペブルの代わりにAl2O3ペブルと活性炭ペブルを使用した。計算では、スリット幅に対する流量の依存性を推定した。計算結果は実験結果と一致した。SiCカーネルを有する多層ペブルのスリット幅と流量の関係を推定することが可能である。本研究から、スリット幅が3cmを超える場合、ペブルカーテンはコアプラズマからの熱流束の90%以上を遮蔽できることがわかった。