The EU DEMO reactor is expected to be among the first applications of fusion for electricity generation in the near future and the design of its magnet system is of central importance as driving power plant performance, budget and production efficiency. In this purpose activities were led by CEA in the framework of EUROfusion Consortium to contribute to the EU DEMO magnet system design. It encompassed design activities (dimensioning and development of associated modelling tools) with R&D (design and tests of mock-ups). The CEA design activity was mainly oriented towards Toroidal Field (TF) coils system to propose a conceptual option (pancake-wound, no radial plates) established with a semi-analytical CEA tool that considers the inter-dependent electromagnetic and mechanical behaviors. Then the proposed design is consolidated by detailed analyses: Thermo-hydraulics evaluation by coupling THEA, TRAPS and CAST3M softwares respectively for thermo-hydraulics, electromagnetic and thermal items. The outcomes obtained in normal and off-normal regimes are exposed and discussed in the paper; Mechanics evaluation with the most stressed zones identified and their criticity evaluated, in particular in the insulation zones. Design optimization analyses were conducted on jacket shape, together with investigations on the thermo-mechanic hotspot criterion. Further to the TF system, the central solenoid design was addressed and an optimization analysis will be presented and discussed. On another side, CEA also conducted R&D activities, mostly regarding the TF system with hydraulic tests at variable void fraction to explore its impact on helium friction and a full-scale TF conductor sample design and manufacture.
EU DEMO炉は、近い将来における核融合発電の最初の応用の一つになると期待されており、そのマグネットシステムの設計は、発電所の性能、予算、生産効率を左右する中核的重要性を持つ。この目的のため、CEAはEUROfusionコンソーシアムの枠組みの中で活動を主導し、EU DEMOマグネットシステム設計に貢献した。この活動は、設計活動（寸法決定および関連モデリングツールの開発）とR&D（モックアップの設計および試験）を包含していた。CEAの設計活動は主にトロイダル磁場（TF）コイルシステムに向けられ、相互依存する電磁気的・機械的挙動を考慮する半解析的CEAツールを用いて、概念オプション（パンケーキ巻き、ラジアルプレートなし）を提案した。その後、提案された設計は詳細解析によって補強される：熱流体評価は、熱流体、電磁気、熱の各項目についてそれぞれTHEA、TRAPS、CAST3Mソフトウェアを連成して実施する。通常時および異常時における得られた結果は、本論文で提示され議論される；機械評価は、最も応力が集中する領域を特定し、その重大性を評価するものであり、特に絶縁領域において評価が行われる。ジャケット形状に関する設計最適化解析が実施され、熱機械的ホットスポット基準に関する調査も併せて行われた。TFシステムに加えて、中心ソレノイドの設計も取り扱われ、最適化解析が提示され議論される予定である。もう一方で、CEAは主にTFシステムに関するR&D活動も実施し、ボイド率を変化させた油圧試験によりヘリウム摩擦への影響を調査し、実寸大のTF導体サンプルの設計および製造を行った。