The technical issues, development problems and required experiments and facilities for fusion nuclear technology have been investigated. The results have been used to develop a technical framework for a test plan that identifies the role, timing, characteristics and costs of major experiments and facilities. A major feature of this framework is the utilization of non-fusion facilities over the next 15 years, followed by testing in fusion devices beyond about the year 2000. Basic, separate effect and multiple interaction experiments in non-fusion facilities will provide property data, explore phenomena and provide input to theory and analytic modelling. Experiments in fusion facilities can proceed in two phases: (1) concept verification and (2) component reliability growth. Integrated testing imposes certain requirements on fusion testing device parameters; these requirements have been quantified. The nuclear subsystems addressed in the study are: (a) blanket and first wall; (b) tritium processing system; (c) plasma interactive components; and (d) radiation shield. The two generic classes of liquid and solid breeder blankets have significant engineering feasibility issues, and new experimental data must be obtained before selection of an attractive design concept. Liquid metal blanket issues are dominated by problems related to momentum, heat and mass transfer, which can be addressed in non-neutron test facilities. Solid breeder blanket issues are, however, dominated by the effects of radiation, including heating, transmutation and damage, which can be reasonably addressed in fission reactors. The tritium processing uncertainties are primarily related to the control and recovery systems, and most can be addressed in existing and planned non-neutron facilities. A dominant feature of plasma interactive components is the strong interrelation to both plasma physics and nuclear technology. Required facilities include thermomechanical test stands and confinement devices with sufficiently long plasma burn. The radiation shield poses no feasibility issues, but improved accuracy of predictions will reduce design conservatism and lower costs.
核融合核技術に関する技術的課題、開発上の問題、および必要な実験と施設について調査が行われた。その結果は、主要な実験と施設の役割、時期、特性、およびコストを特定する試験計画のための技術的枠組みの開発に活用された。この枠組みの主要な特徴は、今後15年間にわたって非核融合施設を利用し、その後、2000年頃以降に核融合装置での試験を行うことである。非核融合施設における基礎的、個別効果、および多重相互作用実験は、物性データを提供し、現象を探求し、理論および解析的モデリングへの入力を提供する。核融合施設での実験は、(1)概念検証と(2)構成部品信頼性成長の2段階で進めることができる。統合試験は核融合試験装置のパラメータに一定の要件を課すものであり、これらの要件は定量化されている。本研究で対象とする核サブシステムは、(a)ブランケットおよび第一壁、(b)トリチウム処理システム、(c)プラズマ対向機器、および(d)放射線遮蔽である。液体および固体増殖ブランケットの2つの一般的なクラスには、重要な工学的実現性の問題があり、魅力的な設計概念を選択する前に新しい実験データを取得しなければならない。液体金属ブランケットの問題は、運動量、熱、および物質移動に関連する問題によって支配されており、これらは中性子を必要としない試験施設で対処できる。しかし、固体増殖ブランケットの問題は、加熱、核変換、および損傷を含む放射線の影響によって支配されており、これらは核分裂炉で合理的に対処できる。トリチウム処理の不確実性は主に制御および回収システムに関連しており、そのほとんどは既存および計画中の非中性子施設で対処できる。プラズマ対向機器の顕著な特徴は、プラズマ物理学と核技術の両方との強い相互関連性である。必要な施設には、熱機械試験スタンドおよび十分に長いプラズマ燃焼時間を有する閉じ込め装置が含まれる。放射線遮蔽は実現性の問題を提起しないが、予測精度の向上により設計の保守性が低減され、コストが削減される。