Development of a diverter target with a sufficient capability of power exhaust is a crucial prerequisite for the realization of a fusion power plant. While the design and technology for divertor target has been successfully developed for ITER, the applicability of this concept is not necessarily assured yet for DEMO mainly because the neutron irradiation dose expected for the DEMO divertor will be an order of magnitude higher than that of the ITER divertor. The possible embrittlement of structural heat sink materials due to irradiation is likely to restrict the structural performance and the operational flexibility of a target component to a considerable extent. For judgment of design feasibility of a target concept a quantitative evaluation of the thermal and structure mechanical performance is needed. In this article, a review on two representative target design concepts considered for the DEMO divertor is presented. Emphasis is put on the mutual impact between the design requirements and the performance of structural materials. Water-cooled and helium-cooled concepts are discussed considering two baseline heat sink materials, CuCrZr alloy and tungsten, respectively. Conclusions are derived from the critical features of the heat sink performance in terms of structural reliability, design/material interface and further R&D needs.
十分な排熱能力を備えたダイバータターゲットの開発は、核融合発電所の実現にとって極めて重要な前提条件である。ITER用のダイバータターゲットの設計と技術は首尾よく開発されてきたが、この概念の適用可能性はDEMOについてはまだ必ずしも保証されていない。主な理由は、DEMOダイバータに予想される中性子照射線量がITERダイバータのそれよりも一桁高いためである。照射による構造用ヒートシンク材料の脆化の可能性は、ターゲット構成要素の構造性能と運転柔軟性をかなりの程度制限する可能性が高い。ターゲット概念の設計実現性を判断するには、熱的および構造力学的性能の定量的評価が必要である。本稿では、DEMOダイバータのために検討されている2つの代表的なターゲット設計概念に関するレビューを提示する。設計要件と構造材料の性能との間の相互影響に重点が置かれている。水冷およびヘリウム冷却の概念が、それぞれCuCrZr合金とタングステンという2つの基準ヒートシンク材料を考慮して議論される。結論は、構造信頼性、設計/材料インターフェース、およびさらなる研究開発ニーズの観点から、ヒートシンク性能の重要な特徴に基づいて導出される。