核融合へのとびら

スライド資料

燃料供給のためのペレット入射装置の仕組み

燃料供給のためのペレット入射装置の仕組み
解説

核融合炉では、ダイバータによってプラズマの一部を排気するため、プラズマ中の粒子は徐々に減少していきます。そのため、燃料となる水素を継続的に補給する必要があります。

最も簡単な方法は、水素ガスを直接プラズマに吹き込むガスパフですが、この方法では燃料がプラズマの中心部まで届きにくいという課題があります。

そこで用いられるのが、ペレット入射と呼ばれる方法です。これは、水素を極低温まで冷却して作った氷の粒(固体水素ペレット)を高速でプラズマに打ち込む方法です。図のように、水素ガスを約−260℃まで冷却して直径数 mm の固体ペレットを作り、高圧のヘリウムガスで押し出して弾丸のように発射します。

ペレットの速度は音速を超える秒速約1,200 mにも達します。プラズマ中に入ったペレットは急速に加熱されて溶け、燃料粒子としてプラズマ内部に供給されます。この方法により、プラズマ中心部の粒子密度を効率よく増加させることができます。