AbstractThe International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) will use an advanced, high-velocity pellet injection system to achieve and maintain ignited plasmas. Three pellet injectors are proposed. For ramp-up to ignition, a highly reliable, moderate-velocity (1- to 1.5-km/s) single-stage pneumatic injector and a high-velocity (1.5- to 5-km/s) two-stage pneumatic pellet injector that uses frozen hydrogenic pellets encased in sabots will be used. For the steady-state burn phase, a continuous, single-stage pneumatic injector is proposed; this injector will provide a flexible fueling source beyond the edge region to aid in decoupling the edge region (whose parameters are constrained by divertor requirements) from the high-temperature burning plasma. Because pellet fueling is more efficient than gas injection, it may be possible to use pellet fueling to provide all of the tritium and a portion of the deuterium needed to sustain the fusion reaction and to use deuterium gas injection to provide the required edge densities for optimum divertor conditions. In addition to decreasing the tritium throughput and raising the tritium burn fraction, this mode of operation allows a deuterium-rich boundary layer gas at the edge, which could significantly lower tritium inventories in plasma-facing components. All three pellet injectors are designed for operation with tritium feed gas. Issues such as performance, neutron activation of injector components, maintenance, design of the pellet injection vacuum line, gas loads to the reprocessing system, and equipment layout are discussed. Results and plans for supporting research and development in the areas of tritium pellet fabrication, continuous extruders, and high-velocity, repetitive two-stage pneumatic injectors are presented.
国際熱核融合実験炉（ITER）では、点火プラズマを達成・維持するために、先進的な高速ペレット入射システムが使用される予定である。3基のペレット入射器が提案されている。点火までの立ち上げ段階では、高信頼性で中速（1～1.5 km/s）の単段式空気圧入射器と、サボに封入された凍結水素ペレットを用いる高速（1.5～5 km/s）の二段式空気圧ペレット入射器が使用される。定常燃焼段階では、連続式の単段空気圧入射器が提案されており、この入射器は、ダイバータ要件によって制約される端部領域を高温の燃焼プラズマから切り離すことを支援するため、端部領域を越えた柔軟な燃料供給源を提供する。ペレット入射はガス入射よりも燃料供給効率が高いため、ペレット入射を用いて核融合反応を維持するために必要なトリチウムの全量と重水素の一部を供給し、重水素ガス入射を用いて最適なダイバータ条件に必要な端部密度を供給することが可能となるかもしれない。この運転モードは、トリチウム消費量を低減し、トリチウム燃焼率を向上させることに加えて、端部に重水素リッチな境界層ガスを可能にし、プラズマ対向機器内のトリチウムインベントリを大幅に低減できる可能性がある。3基のペレット入射器はすべて、トリチウム供給ガスでの運転用に設計されている。性能、入射器構成部品の中性子放射化、保守、ペレット入射真空ラインの設計、再処理システムへのガス負荷、機器配置などの問題について議論する。トリチウムペレット製造、連続押出機、高速・反復式二段空気圧入射器の分野における支援研究開発の結果と計画を示す。