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Actively convected liquid metal divertor

Michiya Shimada, Yoshi Hirooka2014年被引用 40Nuclear FusionIF 3出版社

The use of actively convected liquid metals with j × B force is proposed to facilitate heat handling by the divertor, a challenging issue associated with magnetic fusion experiments such as ITER. This issue will be aggravated even more for DEMO and power reactors because the divertor heat load will be significantly higher and yet the use of copper would not be allowed as the heat sink material. Instead, reduced activation ferritic/martensitic steel alloys with heat conductivities substantially lower than that of copper, will be used as the structural materials. The present proposal is to fill the lower part of the vacuum vessel with liquid metals with relatively low melting points and low chemical activities including Ga and Sn. The divertor modules, equipped with electrodes and cooling tubes, are immersed in the liquid metal. The electrode, placed in the middle of the liquid metal, can be biased positively or negatively with respect to the module. The j × B force due to the current between the electrode and the module provides a rotating motion for the liquid metal around the electrodes. The rise in liquid temperature at the separatrix hit point can be maintained at acceptable levels from the operation point of view. As the rotation speed increases, the current in the liquid metal is expected to decrease due to the v × B electromotive force. This rotating motion in the poloidal plane will reduce the divertor heat load significantly. Another important benefit of the convected liquid metal divertor is the fast recovery from unmitigated disruptions. Also, the liquid metal divertor concept eliminates the erosion problem.

日本語訳

磁気核融合実験(ITERなど)に関連する困難な課題であるダイバータの熱処理を容易にするために、j×B力を伴う能動対流液体金属の使用が提案されている。この課題は、DEMOや発電炉ではさらに深刻化する。なぜなら、ダイバータの熱負荷が著しく高くなる一方で、熱伝達材としての銅の使用が認められないためである。その代わりに、銅よりも熱伝導率が大幅に低い低放射化フェライト/マルテンサイト鋼合金が構造材料として使用されることになる。本提案は、真空容器の下部を、GaやSnなど比較的融点が低く化学的活性が低い液体金属で満たすというものである。電極と冷却管を備えたダイバータモジュールは、この液体金属中に浸漬される。液体金属中に配置された電極は、モジュールに対して正または負にバイアスをかけることができる。電極とモジュール間の電流によるj×B力は、電極周囲の液体金属に回転運動を生じさせる。セパラトリクス衝突点における液体の温度上昇は、運転上の観点から許容可能なレベルに維持できる。回転速度が増加すると、v×B起電力により液体金属中の電流は減少すると予想される。ポロイダル面内でのこの回転運動により、ダイバータの熱負荷は大幅に低減される。対流液体金属ダイバータのもう一つの重要な利点は、緩和されないディスラプションからの迅速な回復である。さらに、液体金属ダイバータの概念は、損耗問題を排除する。

装置

iter中精度(概要文一致)

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DivertorLiquid metal
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