To support the pre-concept design of Tokamak Energy’s (TEs) ST-E1 fusion power plant, we developed a new systems code, PyTok. PyTok codifies plasma physics and engineering constraints within a pure Python, object-oriented framework designed for rapid design iteration and exploration of the power-plant parameter space. The code base and its human- and machine-readable data structures enable coupling to external physics codes and data-analysis tools. Informed by TEs design philosophy and techno-economic analyses, the code was used to identify an initial reference design point for ST-E1. A commercially competitive fusion power plant is achievable with a tokamak power core of major radius 5.0 m, aspect ratio and toroidal field T. The selected design point serves both as a pilot plant and as a commercially competitive reactor using the same permanent power core hardware, enabled by an in-vessel component upgrade phase. The commercial phase targets steady-state operation and a normalised capital expenditure of $12 000–15 000 per kW, corresponding to a fusion power of 2.0–2.5 GW and a net electric power of 800–1000 MW.
Tokamak Energy（TE）のST-E1核融合発電プラントの事前概念設計を支援するため、我々は新しいシステムコードPyTokを開発した。PyTokは、純Pythonのオブジェクト指向フレームワーク内でプラズマ物理と工学的制約をコード化し、迅速な設計反復と発電プラントのパラメータ空間の探索のために設計されている。コードベースとその人間可読かつ機械可読なデータ構造により、外部の物理コードやデータ解析ツールとの結合が可能になる。TEの設計思想と技術経済分析に基づき、このコードを用いてST-E1の初期参照設計点を特定した。大半径5.0 m、アスペクト比 、トロイダル磁場 Tのトカマク動力炉心により、商業競争力のある核融合発電プラントが実現可能である。選択された設計点は、パイロットプラントとしても、同じ恒久動力炉心ハードウェアを用いた商業競争力のある炉としても機能し、炉内コンポーネントのアップグレード段階によって可能となる。商業段階は、定常運転と、1 kWあたり12 000～15 000ドルの正規化資本支出を目標とし、これは核融合出力2.0～2.5 GW、正味電気出力800～1000 MWに相当する。