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Liquid first walls for magnetic fusion energy configurations

R.W. Moir1997年被引用 78Nuclear FusionIF 3出版社

Liquids (~7 neutron mean free paths thick), with certain restrictions, can probably be used in magnetic fusion designs between the burning plasma and the structural materials of the fusion power core. If this works there would be a number of profound advantages: a cost of electricity lower by as much as a factor of 2; removal of the need to develop new first wall materials, saving over 4 billion US dollars in development costs; a reduction of the amount and kinds of wastes generated in the plant; and the wider choice of materials permitted. The amount of material that evaporates from the liquid which can be allowed to enter the burning plasma is estimated to be less than 0.7% for lithium, 1.9% for Flibe (Li2BeF4 or LiBeF3) and 0.01% for Li17Pb83. The ability of the edge plasma to attenuate the vapour by ionization appears to exceed this requirement. This ionized vapour would be swept along open field lines into a remote burial chamber. The most practical systems would be those with topological open field lines on the outer surface, as is the case with a field reversed configuration (FRC), a spheromak, a Z pinch or a mirror machine. In a tokamak, including a spherical tokamak, the field lines outside the separatrix are restricted to a small volume inside the toroidal coil making for difficulties in introducing the liquid and removing the ionized vapour, i.e. the configuration is not open ended

日本語訳

液体(約7中性子平均自由行程の厚さ)は、特定の制約条件下で、核融合動力炉の構造材料と燃焼プラズマの間における磁気核融合設計においておそらく使用可能である。これが機能するならば、いくつかの大きな利点がもたらされる:電気コストが最大2倍近く低減されること、新たな第一壁材料の開発の必要性が排除され、開発コストが40億米ドル以上節約されること、プラント内で生成される廃棄物の量と種類が削減されること、そして許容される材料の選択肢が広がることである。燃焼プラズマへの侵入が許容される液体からの蒸発量は、リチウムでは0.7%未満、フリーベ(Li2BeF4またはLiBeF3)では1.9%未満、Li17Pb83では0.01%未満と推定される。エッジプラズマによる蒸気の電離減衰能力は、この要求を上回ると思われる。この電離した蒸気は、開放磁力線に沿って遠隔の埋設チャンバーへと運ばれる。最も実用的なシステムは、反転磁場配位(FRC)、スフェロマック、Zピンチ、またはミラー型装置のように、外側表面にトポロジカルな開放磁力線を有するものであろう。トカマク(球状トカマクを含む)では、セパラトリクス外側の磁力線はトロイダルコイル内部の小さな体積に制限されるため、液体の導入と電離蒸気の除去が困難になる。すなわち、その配位は開放端ではないのである。

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First wall
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