AbstractIn an inertial fusion energy (IFE) thick-liquid chamber design such as HYLIFE-II, a molten-salt is used to attenuate neutrons and protect the chamber structures from radiation damage. In the case of a fast ignition inertial fusion system, advanced targets have been proposed that may be self-sufficient in terms of tritium breeding (i.e. the amount of tritium bred in target exceeds the amount burned). This aspect allows for greater freedom when selecting a liquid for the protective blanket, given that lithium-bearing compounds are no longer required. Materials selection may now be based upon other characteristics, such as safety and environmental (S&E), pumping power, corrosion, and vapor pressure, along with others. The present work assesses the characteristics of many single, binary, and ternary molten-salts and liquid metals using the NIST Properties of Molten Salts Database. As an initial screening, liquids were evaluated for their S&E characteristics, which included an assessment of waste disposal rating (WDR), contact dose, and radioactive afterheat. Liquids that passed the S&E criteria were then evaluated for required pumping power. The pumping power was calculated using three components: velocity head losses, frictional losses, and lifting power. The results of the assessment are used to identify those materials that are suitable for potential liquid-chamber fast-ignition IFE concepts, from both the S&E and pumping power perspective. Recommendations for further analysis are also made.
慣性核融合エネルギー（IFE）の厚い液体壁チャンバー設計（HYLIFE-IIなど）においては、溶融塩を用いて中性子を減衰させ、チャンバー構造物を放射線損傷から保護する。高速点火慣性核融合システムの場合、トリチウム増殖（すなわち、ターゲット内で増殖されるトリチウム量が消費量を上回ること）の観点から自給自足が可能な先進ターゲットが提案されている。この点により、保護液体ブランケットの選択における自由度が高まり、リチウム含有化合物が必須ではなくなる。材料選択は、安全性と環境（S&E）、ポンプ動力、腐食、蒸気圧などの他の特性に基づいて行うことができるようになる。本研究では、NIST溶融塩特性データベースを用いて、多くの二元系および三元系溶融塩と液体金属の特性を評価する。初期スクリーニングとして、液体のS&E特性（廃棄物処理評価（WDR）、接触線量、放射性残熱の評価を含む）を評価した。S&E基準を満たした液体について、必要なポンプ動力を評価した。ポンプ動力は、速度水頭損失、摩擦損失、揚程動力の3つの要素を用いて計算した。評価結果を用いて、液体壁高速点火IFE概念に適した材料をS&Eおよびポンプ動力の観点から特定する。さらに、今後の分析のための推奨事項も提示する。