This paper reports on validation results for the stability of a liquid lithium (Li) target intended for use as an intense fusion neutron source such as for the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF), an advanced fusion neutron source (A-FNS), and a demonstration fusion power plant (DEMO)-oriented neutron source (DONES). The variation in the thickness of a Li target must be suppressed to within ±1 mm inside a deuteron beam footprint to both maintain the integrity of the Li target and guarantee the desired level of neutron flux. We achieved a stable Li target with an average thickness variation of just 0.17 mm inside the beam footprint under standard IFMIF operating conditions (target speed: 15 m s−1; vacuum pressure: 10−3 Pa; and Li temperature: 250 °C). Moreover, the mean and maximum wave amplitudes at the beam center under such conditions were found to be 0.26 mm and 1.46 mm, respectively; these are small enough to satisfy operational requirements. Finally, it was determined that the stability of the Li target remained unchanged despite using it for an extended period of 1561 h. This finding is regarded as a significant step toward the realization of the IFMIF and the potential use of relevant neutron sources such as A-FNS and DONES.
本論文は、国際核融合材料照射施設（IFMIF）、先進核融合中性子源（A-FNS）、および実証炉指向中性子源（DONES）などの強力な核融合中性子源として使用することを目的とした液体リチウム（Li）ターゲットの安定性に関する検証結果を報告するものである。重陽子ビームフットプリント内におけるLiターゲットの厚さ変動は、ターゲットの完全性を維持し、所望の中性子束レベルを保証するために、±1 mm以内に抑制されなければならない。標準的なIFMIF運転条件（ターゲット速度：15 m s⁻¹、真空圧力：10⁻³ Pa、Li温度：250 °C）の下で、ビームフットプリント内における平均厚さ変動がわずか0.17 mmの安定したLiターゲットを達成した。さらに、このような条件下でのビーム中心における平均波高および最大波高は、それぞれ0.26 mmおよび1.46 mmであることが判明し、これらは運転要件を満たすのに十分小さい値である。最後に、Liターゲットの安定性は、1561時間という長期間の使用後も変化しないことが確認された。この発見は、IFMIFの実現およびA-FNSやDONESなどの関連中性子源の潜在的利用に向けた重要な一歩と見なされる。