A comprehensive research facility project was approved in December 2018 with funding of 345 million EUR, to support the research and development of the China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR). As part of this project, a full-size CFETR toroidal field (TF) coil will be designed, manufactured and tested by the Institute of Plasma Physics Chinese Academy of Sciences. Two options are being explored in parallel for the TF coil design, using either circle-in-square or rectangular cable-in-conduit conductors (CICCs). The rectangular CICC has been reported to have some merits for a DEMO TF coil, as reported in designs of the EU-DEMO and K-DEMO. First this paper presents the progress in the conceptual design of the CFETR TF coil with rectangular CICCs, according to the most recent reference single-null configuration and radial build of CFETR. Then, electromagnetic analyses are performed to give the magnetic field distributions, toroidal field ripple, in-plane and out-of-plane Lorentz loads. Finally, 3D global and 2D local mechanical analyses are conducted, and the detailed mechanical behavior of the TF coil is illustrated and discussed. Our analyses indicate that the present TF design is reasonable, considering the ITER criteria, and provides valuable insight into the mechanical behavior of the CFETR TF coil system.
包括的な研究施設プロジェクトが2018年12月に承認され、3億4500万ユーロの資金提供を受けて、中国核融合試験炉（CFETR）の研究開発を支援することとなった。このプロジェクトの一環として、全規模のCFETRトロイダル磁場（TF）コイルが、中国科学院プラズマ物理研究所によって設計・製造・試験される予定である。TFコイルの設計には、円形内角方形断面または矩形断面のケーブル・イン・コンジット導体（CICC）のいずれかを用いる2つのオプションが並行して検討されている。矩形CICCは、EU-DEMOおよびK-DEMOの設計で報告されているように、DEMO TFコイルに対していくつかの利点があると報告されている。本論文ではまず、CFETRの最新の参照単一ヌル配位および径方向ビルドに従った、矩形CICCを用いたCFETR TFコイルの概念設計の進捗について述べる。次に、電磁解析を実施し、磁場分布、トロイダル磁場リップル、面内および面外ローレンツ荷重を与える。最後に、3次元全体および2次元局所の力学解析を実施し、TFコイルの詳細な力学的挙動を図示し考察する。我々の解析は、ITER基準を考慮した場合、現在のTF設計が合理的であることを示しており、CFETR TFコイルシステムの力学的挙動に関する貴重な知見を提供するものである。