電力中央研究所

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電力中央研究所 報告書(電力中央研究所報告)

報告書データベース 詳細情報


報告書番号

T96012

タイトル(和文)

高経済性トカマク核融合炉CREST-1の基本プラズマパラメータの検討(高い経済性を有する新型核融合炉CREST-1の概念設計)

タイトル(英文)

CONCEPTUAL DESIGN OF HIGHLY-ECONOMIC TOKAMAKREACTOR CREST-1

概要 (図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております)

トカマク核融合炉のコストダウンは核融合の実用化のための重要なキーの一つである。我々は,経済性解析コードによるこれまでの解析結果から,以下のような結果を得ている:(1)もしトカマクの性能指標の一つである「トロヨン係数ベータN」が,現状の3程度から5ないし6まで改善されれば,トカマク核融合炉の発電原価(COE)はITER(国際熱核融合実験炉)と同じ物理・技術基準で設計された核融合実用炉のおよそ半分にまで減少する。(2)コイルの最大磁場強度として13テスラ程度を前提にすると,最適な設計値は,3<R/a<4のあたりにあらわれる(ここで,R/aはプラズマのアスペクト比)。最近,幾つかのトカマク実験で観測されているリバースドシア配位と呼ばれる新しい運転モードは,ベータNが5以上の小型で経済的なトカマクを実現する可能性を持っている。本研究では,ベータN=5.5,R/a=3.4の高ベータのリバースドシア配位をベースにした,そのような小型高経済性トカマク,名付けて,「CompactREversedShearTokamakCREST-1」を提案する。最適化したCREST-1のパラメータは:主半径R=5.4m,最大トロイダル磁場Bmax=12.5テスラ(プラズマ中心では5.6テスラ),核融合熱出力Pf=2.93GW,その時の中性子壁負荷は5MW/平方mである。計算機シミュレーションの結果から,

概要 (英文)

REDUCING THE COST OF THE TOKAMAK FUSION REACTOR IS A KEY ISSUE FOR COMMERCIAL FUSION ENERGY. A PREVIOUS STUDY USINGA TOKAMAK REACTOR COST ANALYSIS CODE GAVE THE FOLLOWING RESULTS: (1) IF THE SO-CALLED TROYON COEFFICIENT BETA N, INCREASES TO 5 OR 6,THE COST OF ELECTRICITY (COE) HALVES IN COMPARISON TO CONVENTIONAL TOKAMAK DESIGNS. (2) WHEN THE MAXIMUM MAGNETIC FIELD,BMAX < 13 T,IS ASSUMED,THE OPTIMUM DESIGN APPEARS AROUND 3 < R/A < 4 (WHERE R/A IS PLASMA ASPECT RATIO). A REVERSED SHEAR CONFIGURATION, OBSERVED RECENTLY IN SEVERAL TOKAMAK EXPERIMENTS,MIGHT MAKE A COMPACT TOKAMAK POSSIBLE. THIS STUDY PROPOSES A COMPACT (LOW COST) COMMERCIAL REACTOR BASED ON THE REVERSED SHEAR HIGH BETA EQUILIBRIUM WITH BETA N = 5.5 AND R/A = 3.4,CALLED THE COMPACT REVERSED SHEAR TOKAMAK(CREST-1). THE OPTIMIZED PARAMETERS OF CREST-1 ARE: MAJOR RADIUS R = 5.4 M,MAXIMUM TOROIDAL FIELD BMAX = 12.5 T(5.6T AT PLASMA CENTER),FUSION POWER PF = 2.93 GW WITH 5 MW/SQUARE M IN NEUTRON WALL LOAD. NUMERICAL SIMULATION SHOWS THAT THE DANGEROUS INSTABILITY MODES IN THE PLASMA ARE ALL STABLE IN THE OPTIMIZED CREST EQUILIBRIUM,WHILE BETA N IS VERY HIGH. THE ASPECT RATIO OF CREST-1 IS CLOSE TO THAT OF ITER. THIS ENCOURAGES THE FEASIBILITY OF CREST.

報告書年度

1996

発行年月

1997/01/01

報告者

担当氏名所属

岡野 邦彦

狛江研究所原子力システム部

吉田 智朗

狛江研究所原子力システム部

朝岡 善幸

狛江研究所原子力システム部

キーワード

和文英文
核融合炉 FUSION
トカマク TOKAMAK
プラズマ PLASMA
リバースドシア REVERSED SHEAR
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