日本大学文理学部自然科学研究所研究紀要 No.50（2015）pp.281 − 283 トカマク型核融合装置におけるダイバータ板の温度分布 荒井 一歩＊・水野 伸夫＊＊ Study on Temperature Profile of Diverter Plates in Nuclear Fusion Devices Kazuho ARAI ＊ and Nobuo MIZUNO ＊＊ （Accepted November 17, 2014） The temperature profile of diverter plates in magnetically confined device has been studied by the theoretical model. + The model includes the D irradiation to the diverter surface and the energy diffusion by the thermal conductivity. It is also considered the dependence on the temperature for the thermal conductivity in diverter plates. The numerical analysis of stationary state is calculated by Runge-Kutta method. The temperature profile of diverter plates is presented for several diverter thickness. Keywords: diverter, nuclear fusion, tokamak, temperature profile, CFC, thermal conductivity 1．はじめに 炭素繊維複合材料（CFC）を考え，ダイバータ板がプラ 核融合発電は，重水素と三重水素を高温，高密度のプ ズマ照射を受けたときの熱特性から熱モデルを考え，ダ ラズマ状態にし核融合反応を起こし，得られた熱エネル イバータ板内部の温度分布を数値計算により求めた。こ ギーを電気エネルギーに変換することで発電する。核融 のとき，CFC 材料の熱伝導率の温度依存性を考慮に入 合装置にはいくつかの種類があるが，その中で環状磁場 れ，その影響を調べた。 中にプラズマを閉じ込めるトカマク装置が，最も実用化 に近いとされている。トカマク型等の磁場閉じ込め核融 2．ダイバータ板内部の温度モデル 合装置では，プラズマを安定に閉じ込め核融合反応を維 炭素繊維複合材料（CFC）を使用したダイバータ板 持するために，プラズマ中に生じたヘリウムや，反応し （厚さ：d，表面積：A）に，重水素イオン（D+ ）が入射し なかった燃料などの不純物を廃棄する必要がある。その た時の熱モデルを考える。イオン密度を n i ，イオン速度 機能を担うのがダイバータと呼ばれる装置である。これ を v i ，イオンエネルギーを E i とすると，単位時間，単位 らの不純物は高いエネルギーを持っているため，そのま 面積当たりの入射エネルギーは， まポンプで排気することはできない。そこで，ダイバー qi n = Ei vi ni タの壁でプラズマを受けることによって，プラズマの持 つエネルギーを減衰させポンプで排気できるようにす る。そのためにダイバータの壁材料はトカマク核融合炉 で与えられる。ここで，ダイバータ板の底面は冷却装置 の中でも非常に高い負荷のかかる部位として熱特性や損 によって一定温度 T d に保たれているとし，中性子照射に 耗について調べる必要がある 1 - 3） よるダイバータ板内部での核発熱は無視する。Fig. 1 にダ 。 本研究では，ダイバータ板の材料の候補の一つである ＊ ＊＊ 日本大学大学院総合基礎科学研究科 ： 〒 156-8550 東京都世田谷区桜上水 3-25-40 日本大学文理学部物理学科： 〒 156-8550 東京都世田谷区桜上水 3-25-40 イバータ板のモデル図を示す。 ＊ ＊＊ ─ 281 ─ Graduate school of integrated basic sciences, Nihon University 3-25-40 Sakurajousui, Setagaya-ku, Tokyo 156-8550, Japan Department of Physics, College of Humanities and Sciences, Nihon University 3-25-40 Sakurajousui, Setagaya-ku, Tokyo 156-8550, Japan （ 7 ）
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