AbstractA conceptual design of a D—T fusion facility for the continuous production of 14 MeV neutron wall loading from 5 to 10 MW/m2 at the plasma surface is presented. In this design, D—T neutrons are produced in a linear, two-component plasma formed by neutral beam irradiation of a fully ionized warm plasma target. The beam energy, which is deposited in the center, is transferred to the warm plasma mainly by electron drag and is conducted along the target plasma column to end regions where it is absorbed in neutral gas at high pressure. The target plasma is operated in a regime where electron thermal conduction along the column is the controlling energy-loss process. The loss rate is minimized by adjusting the diameter and length of the plasma column. A substantial gradient in Te along the column results in recombination of the plasma to gas in the end regions before impact on the end walls. The resultant hot gas is cooled by contact with large-area heat exchangers. In this way, the large steady-state heat load from the injected neutral beams is diffused and removed at tolerable heat flux levels. The reacting plasma is essentially an extrapolation of the 2XIIB high-β plasma to higher magnetic field, ion energy, and density.
D-T核融合による14MeV中性子壁負荷を5〜10MW/m²で連続生成するための施設の概念設計を提示する。この設計では、D-T中性子は、完全電離した高温プラズマ標的への中性粒子ビーム照射によって形成される線状の二成分プラズマ中で生成される。標的中心部に堆積されるビームエネルギーは、主に電子抗力によって高温プラズマに伝達され、標的プラズマカラムに沿って伝導され、端部領域で高圧中性ガス中に吸収される。標的プラズマは、カラムに沿った電子熱伝導が支配的なエネルギー損失過程となる領域で運転される。損失率は、プラズマカラムの直径と長さを調整することによって最小化される。カラムに沿ったTeの大きな勾配により、端壁への衝突前に端部領域でプラズマがガスへ再結合する。結果として生じる高温ガスは、大面積熱交換器との接触によって冷却される。このようにして、入射中性粒子ビームからの大きな定常熱負荷は、許容可能な熱流束レベルで拡散・除去される。反応プラズマは、本質的に2XIIB高βプラズマをより高い磁場、イオンエネルギー、および密度へ外挿したものである。