The controlling parameters regarding tritium burn efficiency (TBE) are derived from first principles and shown to depend fundamentally on the permitted He gas fraction in the divertor and effective pumping speeds of He ash and unburned hydrogenic fuel. The analysis is generic to any equilibrated magnet fusion plasma using a divertor for particle exhaust. The He gas fraction in the plasma limits the maximum TBE due to the link between ash dilution effects in the core plasma and fusion performance. High TBE in magnetic fusion devices is counter-correlated to achieving high gain and power density for commercial fusion. The impact of TBE on fusion performance for several figures of merit are derived, including power density, required product, and plasma energy gain . The TBE formulation presented here is applied to existing devices, based on published data of enrichment and from research tokamaks. This assessment strongly motivates exploration of technologies that would enhance the effective pumping speed of He to fuel out of the plasma.
トリチウム燃焼効率(TBE)に関する制御パラメータは第一原理から導出され、ダイバータ内で許容されるヘリウムガス分率と、ヘリウム灰及び未燃焼の水素系燃料の実効排気速度に根本的に依存することが示される。この解析は、粒子排気にダイバータを用いる任意の平衡磁気核融合プラズマに対して一般的である。プラズマ中のヘリウムガス分率は、コアプラズマにおける灰希釈効果と核融合性能との関連により、最大TBEを制限する。磁気核融合装置における高いTBEは、商業核融合における高い増倍率及び出力密度の達成と逆相関する。TBEが核融合性能に及ぼす影響が、出力密度、必要とされる 積、及びプラズマエネルギー増倍率 を含むいくつかの性能指標について導出される。ここで提示されたTBE定式化は、研究用トカマクから発表された濃縮度及び のデータに基づき、既存の装置に適用される。この評価は、プラズマから排出されるHeの燃料に対する実効排気速度を向上させる技術の探求を強く動機づける。