AbstractThe design of a power plant based on the spherical tokamak (ST) is being developed in order to explore the potential advantages of the ST for power production. The ST power plant operates at a low aspect ratio of typically 1.4–1.6, which allows operation at high beta. This offers stability at high elongation which permits operation at high bootstrap current fraction (>95%), leaving only a modest external current drive requirement. This high elongation also results in a relatively uniform neutron wall loading giving the first wall components a longer life before replacement is required. The ST can be readily maintained on a timescale commensurate with this material life since its simple and robust centre column can be easily removed by lowering it into a hot cell beneath the load assembly and replaced with a new or reconditioned one. This is possible because it does not require inboard breeder blankets to maintain its tritium economy, or a substantial inboard shield since the centre column consists of a water-cooled copper centre rod surrounded by a relatively thin steel neutron shield. The plasma is operated in a double null configuration, forming both an upper and lower divertor. In order to accommodate the high erosion rates and heat fluxes developed in the divertors a novel system based on the use of a cascading flow of silicon carbide pebbles has been evaluated. The layout of the main elements of the power plant has been developed with revised power flows giving the steam cycle a thermal efficiency of about 43%.
球状トカマク（ST）に基づく発電プラントの設計は、発電におけるSTの潜在的な利点を探求するために開発が進められている。ST発電プラントは、通常1.4〜1.6の低アスペクト比で運転され、高ベータ値での運転を可能にする。これは、高伸長度での安定性を提供し、高ブートストラップ電流分率（>95%）での運転を可能にし、外部電流駆動の要求をわずかに残すのみとする。この高伸長度はまた、比較的均一な中性子壁負荷をもたらし、第一壁構成要素の交換が必要となるまでの寿命を延ばす。STは、その単純かつ堅牢な中心柱を、負荷アセンブリ下方のホットセル内に降下させることで容易に取り外し、新しいものまたは再調整済みのものと交換できるため、この材料寿命に見合った時間スケールで容易に保守が可能である。これは、トリチウム増殖ブランケットを内側に必要とせず、また中心柱が比較的薄い鋼製中性子遮蔽体に囲まれた水冷銅中心棒で構成されるため、大規模な内側遮蔽体も不要であるため実現可能である。プラズマは二重ヌル配位で運転され、上部および下部の両方にダイバータを形成する。ダイバータにおいて生じる高いエロージョン率と熱流束に対応するため、炭化ケイ素ペレットのカスケード流を用いた新規システムが評価されている。発電プラントの主要構成要素のレイアウトは、改訂された動力フローとともに開発され、蒸気サイクルの熱効率は約43%となっている。