AbstractThe magnitude of the heat flux on the surface of the divertor plate of ITER is one of the most limiting constraints on its lifetime. A technique for sweeping the separatrix across the divertor surface will be applied to reduce the mean surface heat fluxes and erosion damages due to intense fluxes over 15 MW/m2. As a first step for the evaluation of the sweeping effects, the thermal response of the divertor plate has been analyzed under the ITER relevant heat flux conditions that a peak heat flux on the divertor plate and full width at half maximum are expected to be 30 MW/m2 and 3 cm, respectively.The analytical results show that the application of sweeping is very effective for reducing the surface temperature of the divertor plate. To realize these benefits for ITER, the divertor separatrix must be swept with a frequency of higher than 3.0 Hz over a distance of ± 10 cm.Based on the analytical results, thermal response experiments with a divertor mock-up are carried out using the JAERI Electron Beam Irradiation Stand (JEBIS). The conditions for this experiment were a peak heat flux of 30 MW/m2 with a sweeping frequency of 1.0 Hz over a distance of ± 10 cm for a 30 s long cycle. Experimental results show that the divertor mock-up has successfully endured for more than 1000 major thermal cycles without an increase of the surface temperature. Therefore, it has been experimentally demonstrated that application of the sweeping technique is very effective for improvement of the power handling capability of the divertor plate. Experimental results showed a good agreement with analytical results.
ITERのダイバータ板表面における熱流束の大きさは、その寿命を制限する最も重要な要因の一つである。セパラトリックスをダイバータ表面にわたって掃引する技術は、15 MW/m²を超える強烈な熱流束による平均表面熱流束と損耗を低減するために適用されるであろう。掃引効果の評価の第一段階として、ダイバータ板の熱応答が、ITERに関連する熱流束条件下で解析された。その条件では、ダイバータ板上のピーク熱流束は30 MW/m²、半値全幅は3 cmと予想される。解析結果は、掃引の適用がダイバータ板の表面温度低減に非常に有効であることを示している。これらの利点をITERで実現するには、セパラトリックスを±10 cmの距離にわたって3.0 Hzを超える周波数で掃引しなければならない。解析結果に基づき、ダイバータ模擬試験体を用いた熱応答実験が、日本原子力研究所電子ビーム照射装置（JEBIS）を用いて実施された。この実験の条件は、ピーク熱流束30 MW/m²、掃引周波数1.0 Hz、掃引距離±10 cm、30秒間のサイクルであった。実験結果は、ダイバータ模擬試験体が表面温度の上昇なしに1000回を超える主要熱サイクルに耐えたことを示している。したがって、掃引技術の適用がダイバータ板の電力処理能力の向上に非常に有効であることが実験的に実証された。実験結果は解析結果と良好な一致を示した。