An integrated tritium fuel-cycle architecture has been developed for ST-E1, a low-aspect-ratio, high-power fusion power plant. The approach couples a helium-cooled liquid-lithium breeder blanket with a dedicated circulation loop providing tritium extraction, heat removal, and inventory control within a unified system boundary. Downstream of the blanket, the tritium processing system comprises of extraction, purification, isotope separation, and storage subsystems sized to accommodate the plant’s dynamic tritium production and consumption rates. Inventory modelling is used to assess candidate extraction schemes, evaluate tritium residence and holdup, and quantify sensitivities associated with protium control and intermediate inventories. The integrated assessment indicates that the combined blanket-processing architecture can satisfy startup and steady-state tritium requirements within credible operating margins, with a low overall inventory and acceptable doubling time. The results identify tritium extraction sensitivity and fuelling efficiency as the dominant drivers of inventory performance, rather than marginal improvements in breeding ratio. Overall, the analysis demonstrates the feasibility of a self-consistent fuel cycle for ST-E1 and highlights the critical dependencies between blanket inventory management, processing throughput, and overall plant performance.
低アスペクト比・高出力の核融合発電プラントであるST-E1のために、統合型トリチウム燃料サイクルアーキテクチャが開発された。このアプローチは、ヘリウム冷却液体リチウム増殖ブランケットを、トリチウム抽出、除熱、およびインベントリ制御を統合されたシステム境界内で提供する専用循環ループと結合する。ブランケットの下流では、トリチウム処理システムは、プラントの動的なトリチウム生成・消費速度に対応するように設計された抽出、精製、同位体分離、および貯蔵の各サブシステムから構成される。インベントリモデリングを用いて、候補となる抽出方式を評価し、トリチウムの滞留時間とホールドアップを評価し、プロチウム制御および中間インベントリに関連する感度を定量化する。統合評価は、複合ブランケット・処理アーキテクチャが、妥当な運転余裕内で起動時および定常状態のトリチウム要件を満たすことができ、低い全体的インベントリと許容可能なダブリングタイムを有することを示している。結果は、増殖比のわずかな改善ではなく、トリチウム抽出感度と燃料供給効率がインベントリ性能の支配的な要因であることを特定する。全体として、この分析はST-E1の自己無撞着な燃料サイクルの実現可能性を実証し、ブランケットインベントリ管理、処理スループット、およびプラント全体の性能の間の重要な依存関係を強調する。