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Rotating liquid blanket for a toroidal fusion reactor

R.W. Moir1987年Fusion Engineering and DesignIF 1.7出版社

A novel blanket concept is presented for toroidal geometry in which many of the limitations imposed by a first wall are avoided by not having a first wall in the usual sense. The blanket consists of a rapidly rotating, low-vapor-pressure liquid that has a sharp boundary with the vacuum region. Nozzles inject a continuous layer of cool liquid on the inner surface. The noncentricity of the plasma is maintained so that the plasma scrape-off region intersects the rotating liquid in a localized region. This noncentricity allows sufficient space so that the scrape-off plasma layer will not bombard the nozzles, which penetrate through the rotating liquid. This liquid “first wall” is bombarded by the plasma, resulting in heat deposition, sputtering, and evaporation during the short time before the exposed liquid is covered by fresh, cool liquid from the nozzles. The advantages of this reactor concept appear to be very high wall loadings (speculated to be over 10 MW/m2) and long component lifetime, both crucial economic factors. The nozzles are designed for easy replacement. The reactor's disadvantage is its enormous potential for plasma contamination by impurities.

日本語訳

トロイダル幾何学における新規ブランケット概念を提示する。この概念では、通常の意味での第一壁を有さないことにより、第一壁によって課される制約の多くを回避する。本ブランケットは、真空領域との間に明確な境界を有する高速回転する低蒸気圧液体から構成される。ノズルは内表面に連続的な冷却液層を噴射する。プラズマの非中心対称性が維持され、プラズマスクレイプオフ領域が回転液体と局所的に交差する。この非中心対称性により、ノズルを貫通するスクレイプオフプラズマ層がノズルに衝突しないための十分な空間が確保される。この液体「第一壁」はプラズマによる衝撃を受け、露出した液体がノズルからの新鮮な冷却液によって覆われるまでの短時間の間に、熱堆積、スパッタリング、蒸発が生じる。本原子炉概念の利点は、非常に高い壁負荷(10 MW/m²超と推定)と長い部品寿命であり、両者はともに重要な経済的要因である。ノズルは容易に交換可能なように設計されている。本原子炉の欠点は、不純物によるプラズマ汚染の可能性が極めて大きいことである。

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