AbstractThis paper presents integrated hydrogen Isotope Separation System (ISS) designs for ITER based on requirements for plasma exhaust processing, neutral beam injection deuterium cleanup, pellet injector propellant detritiation, waste water detritiation, and breeding blanket detritiation. Specific ISS designs are developed for a machine with an aqueous lithium salt blanket (ALSB) and a machine with a solid ceramic breeding blanket (SBB). The differences in the ISS designs arising from the different blanket concepts are highlighted. It is found that the ISS designs for the two blanket concepts considered are very similar with the only major difference being the requirement for an additional large water distillation column for ALSB water detritiation.The extraction of tritium from the ALSB is based on flash evaporation to separate the blanket water from the dissolved Li salt, with the tritiated water then being fed to the ISS for detritiation. This technology is considered to be relatively well understood in comparison to front-end processes for SBB detritiation. In the design of the cryogenic distillation portion of the ISS, it was found that the tritium inventory could be very large (>600 g) unless specific design measures were taken to reduce it.In the designs which are presented, the tritium inventory has been reduced to about 180 g, which is less than the ITER single-failure release limit of 200 g. Further design optimization and isolation of components is expected to reduce the inventory further.
本稿では、ITER向けの統合水素同位体分離システム(ISS)の設計を提示する。これは、プラズマ排気処理、中性粒子ビーム注入用重水素の浄化、ペレット入射器のプロペラントのトリチウム除去、およびブランケット廃棄物のトリチウム除去を対象とする。ISSの具体的な設計は、固体セラミック増殖ブランケット(SBB)を備えた装置向けに開発された。液体増殖ブランケット(ALSB)を備えた装置向けの代替設計も提示される。ALSB設計では、ブランケット水から溶解したLi塩を分離するための追加の蒸発システムが必要となる。2つのブランケット概念から生じるISS設計の違いが強調される。ISSの2つの設計は、考慮されたブランケット概念に対して非常に類似していることが判明した。唯一の大きな違いは、ALSB設計における追加の蒸発システムの要件である。トリチウム水の処理は、ISSの主要な構成要素である。トリチウム水処理システムの設計は、水の電気分解と、続く蒸気相での水素同位体の触媒交換に基づいている。このシステムは、トリチウム水をほぼ完全に分離し、濃縮トリチウムをISSの同位体分離システムに供給する。トリチウム水処理システムの設計は、ISSの他の部分と統合されている。ISSの設計は、ITERの運転要件を満たすために提示されている。設計は、ITERの安全要件を満たすように最適化されている。提示された設計では、トリチウムインベントリは、ITERの単一故障放出限界である200g未満に低減されている。設計の最適化と構成要素の隔離により、インベントリをさらに低減できることが期待される。