AbstractThe International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) breeding blanket is designed to breed the necessary tritium for ITER operation during the enhanced performance phase by replacing the shielding blanket of the basic performance phase. Similar to the shielding blanket, it has to remove the majority of the fusion power generated by the plasma and to protect the vacuum vessel and the toroidal field coils from excessive nuclear heating and radiation damage. It has to produce a net tritium breeding ratio of more than 0.8 to satisfy the technical objectives of the enhanced performance phase. For compatibility with the ITER design and to satisfy the blanket functional requirements, a water-cooled modular solid breeder blanket with a beryllium neutron multiplier has been selected. Lithium zirconate is the reference breeder material based on the current database. Enriched lithium is used to enhance the tritium breeding capability, to reduce the radial blanket thickness, to decrease the breeder material volume, to lower the breeder thermal stresses, and to enhance the shielding capability. Similar to the shielding blanket, the breeding blanket uses Type 316LN-IG austenitic steel structural material. Both forms of beryllium material, porous and pebbles, are used at different blanket locations based on design requirements. This paper is concerned with the design analyses and design selections, including beryllium form, breeder material, tritium breeding, and heat transfer across the beryllium–steel interface. Also, the required research and development tasks for the ITER breeding blanket are summarized.
国際熱核融合実験炉（ITER）増殖ブランケットは、基本性能段階の遮蔽ブランケットを交換することにより、強化性能段階中のITER運転に必要なトリチウムを増殖するように設計されている。遮蔽ブランケットと同様に、プラズマによって生成される核融合出力の大部分を除去し、真空容器およびトロイダル磁場コイルを過度の核加熱および放射線損傷から保護しなければならない。強化性能段階の技術目標を満たすために、正味トリチウム増殖比が0.8を超えることを達成しなければならない。ITER設計との適合性およびブランケットの機能要件を満たすために、水冷却方式のモジュール式固体増殖ブランケットがベリリウム中性子増倍材とともに選定されている。現在のデータベースに基づき、リチウムジルコネートが基準増殖材である。トリチウム増殖能力を高め、ブランケットの半径方向厚さを低減し、増殖材体積を減らし、増殖材の熱応力を低下させ、遮蔽能力を向上させるために、濃縮リチウムが使用される。遮蔽ブランケットと同様に、増殖ブランケットは構造材料としてType 316LN-IGオーステナイト鋼を使用する。ベリリウム材料は多孔質形態とペブル形態の両方が、設計要件に基づいてブランケットの異なる位置で使用される。本論文は、ベリリウム形態、増殖材、トリチウム増殖、およびベリリウム-鋼界面における熱伝達を含む設計解析および設計選定に関するものである。また、ITER増殖ブランケットに必要な研究開発課題も要約されている。