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Present status of liquid metal research for a fusion reactor

Francisco L Tabarés2016年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Although the use of solid materials as targets of divertor plasmas in magnetic fusion research is accepted as the standard solution for the very challenging issue of power and particle handling in a fusion reactor, a generalized feeling that the present options chosen for ITER will not represent the best choice for a reactor is growing up. The problems found for tungsten, the present selection for the divertor target of ITER, in laboratory tests and in hot plasma fusion devices suggest so. Even in the absence of the strong neutron irradiation expected in a reactor, issues like surface melting, droplet ejection, surface cracking, dust generation, etc., call for alternative solutions in a long pulse, high efficient fusion energy-producing continuous machine.Fortunately enough, decades of research on plasma facing materials based on liquid metals (LMs) have produced a wealth of appealing ideas that could find practical application in the route to the realization of a commercial fusion power plant. The options presently available, although in a different degree of maturity, range from full coverage of the inner wall of the device with liquid metals, so that power and particle exhaust together with neutron shielding could be provided, to more conservative combinations of liquid metal films and conventional solid targets basically representing a sort of high performance, evaporative coating for the alleviation of the surface degradation issues found so far.In this work, an updated review of worldwide activities on LM research is presented, together with some open issues still remaining and some proposals based on simple physical considerations leading to the optimization of the most conservative alternatives.

日本語訳

固体材料をダイバータプラズマのターゲットとして使用することは、核融合炉における電力および粒子処理という非常に困難な課題に対する標準的な解決策として受け入れられているが、ITERのために選択された現在のオプションが炉にとって最良の選択ではないかもしれないという一般的な認識が高まっている。実験室試験および高温プラズマ核融合装置において、ITERのダイバータターゲットとして現在選択されているタングステンに見られる問題は、そのことを示唆している。炉で予想される強い中性子照射がない場合でも、表面溶融、液滴放出、表面亀裂、ダスト生成などの問題は、長パルス、高効率の連続運転核融合装置において代替解決策を求めるものである。幸いなことに、液体金属(LM)に基づくプラズマ対向材料に関する数十年の研究は、商業用核融合発電所の実現への道において実用的な応用が見出だせる魅力的なアイデアを数多く生み出してきた。現在利用可能なオプションは、成熟度は異なるものの、電力および粒子排気とともに中性子遮蔽を提供できるように装置の内壁全体を液体金属で覆うことから、表面劣化の問題を軽減するための高性能蒸発コーティングとして本質的に機能する液体金属薄膜と従来の固体ターゲットを組み合わせた、より保守的な構成まで多岐にわたる。本稿では、液体金属に関する世界的な研究活動の最新レビューを提示し、まだ残されているいくつかの課題と、最も保守的な代替案の最適化につながる単純な物理的考察に基づくいくつかの提案についても述べる。

装置

iter中精度(概要文一致)

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Liquid metal
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