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Tritium supply for near-term fusion devices

P. Gierszewski1989年Fusion Engineering and DesignIF 1.7出版社

AbstractNext-generation fusion devices may consume several kilogrammes of tritium per year [1]. The supply of tritium for fusion depends upon the availability of man-made sources, and the size of the fusion and commercial demands.The most significant uncommitted tritium resource is the 2.2–2.3 kg/y from the Ontario Hydro Darlington facility. Military tritium production is a large source, but is almost entirely committed to military programs, except for about 0.1–0.5 kg/y made available for commercial uses. Side production of tritium in power reactors is possible, but limited in practice. It is estimated that an additional 0.2–0.5 kg/y by the year 2000 is a reasonable assumption from this and other sources, such as fuel reprocessing facilities and the Chalk River tritium removal facility. Also over the next decade, fusion demand will average about 0.01 kg/y, while commercial demand will be roughly 0.2 kg/y and possibly grow to 1 kg/y.The effect on a fusion engineering test reactor starting up around the year 2000 is that the machine operating lifetime may be limited, or some tritium breeding required. Some scenarios are quantified here. Assuming for example, about 2 kg T/y is available for fusion use starting 1988, then a 700 MWf machine starting in 2000 would need a 70% tritium breeding rate to support a ten-year testing phase at 30% availability (i.e. 3 MW-y/m2 fluence at 1 MW/m2 wall load).

日本語訳

次世代の核融合装置は、年間数キログラムのトリチウムを消費する可能性がある[1]。核融合用トリチウムの供給は、人為的な供給源の有無と、核融合および商業用の需要規模に依存する。最も重要な未割当のトリチウム供給源は、オンタリオ州ダーリントン施設からの年間2.2〜2.3kgである。軍事用トリチウム生産は大規模な供給源であるが、そのほぼ全量が軍事プログラムに割り当てられており、商業用途に利用可能なのは年間約0.1〜0.5kgのみである。発電炉におけるトリチウムの副生は可能であるが、実際には限定的である。2000年までに、この供給源およびその他の供給源(燃料再処理施設やチャークリバーのトリチウム除去施設など)から、年間0.2〜0.5kgの追加供給が可能であるという想定は合理的である。また、今後10年間の核融合需要は平均して年間約0.01kgであり、商業需要は年間約0.2kg、場合によっては年間1kgにまで増加する可能性がある。2000年頃に運転を開始する核融合工学試験炉への影響として、装置の運転寿命が制限されるか、あるいはトリチウム増殖が必要となる。ここでいくつかのシナリオを定量化する。例えば、1988年から年間約2kgのトリチウムが核融合用途に利用可能であると仮定すると、2000年に運転を開始する700MWの装置では、30%の稼働率で10年間の試験期間を支えるために70%のトリチウム増殖率(すなわち、1MW/m²の壁負荷で3MW-y/m²のフルエンス)が必要となる。

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Tritium
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