炉設計の概要

1 炉心の設計

最新の高速点火方式による実験結果、及びシミュレーションで、炉を運転するのに必要な利得を実現するのに必要なレーザーエネルギーは図に示すように予測されている。

2 核融合炉のレーザーシステム

半導体レーザーで励起した冷却Yb:YAGセラミックレーザーで魅力的な炉用レーザーシステムを構成できる。励起用半導体レーザーのコストダウン、点火用レーザーの技術開発が今後の重要課題となる。想定されるレーザーシステムの概念図を図に示す。

3 燃料小球(ペレット)製造と燃料サイクル

高速点火用ターゲットは図のように燃料球と点火ビームを爆縮プラズマに導くガイドコーンで構成されている。このターゲットはサボーと呼ばれる保護ケースに入れられ、ガスで射出後、電磁力で分離される。ターゲットの製作と入射システムは現在の技術の改良で製作可能である。ターゲットの大量かつ低コストの製作技術と入射制御技術は引き続き開発課題となる。

4 プラントの構成

レーザーは高繰り返し運転が可能なので、1セットのレーザーで4基の炉を順番に点火する。レーザーの繰り返しは16Hzで、炉1基あたりの繰り返しは4Hzとなる。1ショットあたりのレーザーエネルギーは1.2MJであり、165倍の200MJの核融合出力が得られる。  炉は第1壁を液体金属とし、核融合に伴う高エネルギー粒子から炉構造材を保護する。最終光学系は回転シャッター、磁場、バッファーガスなどで保護することができ、2年程度の連続運転は可能である。  プラント全体での熱→電気の変換効率は40%であり、全体で1200MWの発電が可能である。

5 核融合発電所へのロードマップ

2002~2003年に「レーザー核融合エネルギー開発ロードマップワーキング委員会(委員長苫米地顕、副委員長神前康次)」を設けて、高速点火方式を中心に据えたレーザー核融合炉開発のロードマップの検討を行った。図に高速点火レーザー核融合によるコンパクトな核融合発電所の開発のロードマップを示す。

 

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