An effective fusion reactor maintenance scheme enables safe operations and short downtimes. This in turn leads to high availability, which is critical to the commercial viability of a power-producing plant. In tokamak-based fusion power plants, the chosen maintenance approach has a significant impact on the spatial design of the tokamak, as well as the surrounding infrastructure, and therefore needs to be considered from the outset. Tokamak Energy has developed a pre-concept design of a fusion power plant, ST-E1. This work describes the major drivers and constraints that have been considered, presents the tokamak architecture and chosen maintenance regime, and discusses how this enables the plant’s two-phased approach to demonstrating commercial operations. It also shows the implications for the design of other systems areas, in particular the machine structural arrangement and bioshield and hot cell layout. The reactor core segmentation and removal scheme replaces entire toroidal segments radially through a large vacuum port, along a single axis only. The result is a change-tolerant machine and plant layout that can accommodate the evolving designs of the tokamak.
効果的な核融合炉の保守方式は、安全な運転と短いダウンタイムを可能にする。これはひいては高い稼働率につながり、発電プラントの商業的実現可能性にとって極めて重要である。トカマク型核融合発電所において、選択される保守方式はトカマクの空間設計だけでなく周辺インフラにも大きな影響を与えるため、当初から考慮する必要がある。Tokamak Energyは、核融合発電プラントST-E1のプレコンセプト設計を開発した。本稿では、考慮された主要な要因と制約について説明し、トカマク構造と選択された保守体制を示し、これがどのようにして商業運転を実証するためのプラントの二段階アプローチを可能にするかを論じる。また、他のシステム領域の設計への影響、特に機器構造配置とバイオシールドおよびホットセルのレイアウトへの影響を示す。炉心の分割および取り出し方式は、トロイダルセグメント全体を、単一の軸に沿ってのみ、大型真空ポートを通って半径方向に交換する。その結果、トカマクの進化する設計に対応できる、変更に耐えうる機器およびプラントレイアウトが得られる。