Numerical studies have been made to improve the performance of the central column of a superconducting spherical tokamak fusion pilot plant. The assumed neutron shield includes concentric layers of tungsten carbide and water. The relative thickness of the water layers was varied and a minimum power deposition was found at about 17% of water. It was found advantageous to have an approximately 1.7 times thicker water layer next to the core and a similarly thinner layer next to the plasma. The use of tungsten boride instead of tungsten carbide was shown to make an improvement especially if placed close to the central superconducting core, the inner layer alone reducing the power deposition by 29%. Engineering features such as a central steel tie-bar, an insulating thermal vacuum gap, a wall gap next to the plasma and knowledge of the vertical energy distribution are essential to a successful design and their effects on the power deposition are shown in an appendix. The results have been fitted to model distributions and incorporated into the Tokamak Energy System Code, which can then give predictions of the power deposition as a function of other parameters such as the plasma major radius and the maximum magnetic field permitted on the superconductors.
超伝導球状トカマク核融合パイロットプラントの中心柱の性能を向上させるための数値研究が行われた。想定された中性子遮蔽体は、炭化タングステンと水の同心円状の層を含む。水層の相対的な厚さを変化させたところ、水の割合が約17%のときに最小の電力沈着が見られた。コアに隣接する水層を約1.7倍厚くし、プラズマに隣接する層を同様に薄くすることが有利であることが判明した。炭化タングステンの代わりにホウ化タングステンを使用することは、特に中央の超伝導コアの近くに配置した場合に改善を示し、内側の層だけで電力沈着を29%減少させた。中央の鋼製タイバー、断熱用の真空ギャップ、プラズマに隣接する壁ギャップなどの工学的特徴、および垂直方向のエネルギー分布の知識は、設計の成功に不可欠であり、それらが電力沈着に及ぼす影響は付録に示されている。結果はモデル分布にフィッティングされ、トカマクエネルギーシステムコードに組み込まれた。これにより、プラ