JP2000227486A - 核融合装置の炉構造体 - Google Patents
核融合装置の炉構造体Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】構造が単純かつ高い信頼性を有し、製作時間が
短縮可能な核融合装置の炉構造体を提供すること。 【解決手段】複数のスプライス板を用いて複数の炉構造
体セクタを接続してなる核融合装置の炉構造体におい
て、パッシブシェル領域のスプライス板を、電気抵抗の
小さいパッシブシェル材と炉構造体と同種の構造材とか
らなるクラッド材で構成し、スプライス板の構造材と炉
構造体セクタの構造材とを溶接接続し、さらにパッシブ
シェル材を用いた溶接あるいは溶射によりスプライス板
と炉構造体セクタのパッシブシェル部間を肉盛りして電
気的に接続しているので、パッシブシェル材と構造材の
間の接触熱抵抗や電磁力支持に関する問題を解決するこ
とができ、また合せ加工等の作業が不要となるため製作
期間を低減できる。
短縮可能な核融合装置の炉構造体を提供すること。 【解決手段】複数のスプライス板を用いて複数の炉構造
体セクタを接続してなる核融合装置の炉構造体におい
て、パッシブシェル領域のスプライス板を、電気抵抗の
小さいパッシブシェル材と炉構造体と同種の構造材とか
らなるクラッド材で構成し、スプライス板の構造材と炉
構造体セクタの構造材とを溶接接続し、さらにパッシブ
シェル材を用いた溶接あるいは溶射によりスプライス板
と炉構造体セクタのパッシブシェル部間を肉盛りして電
気的に接続しているので、パッシブシェル材と構造材の
間の接触熱抵抗や電磁力支持に関する問題を解決するこ
とができ、また合せ加工等の作業が不要となるため製作
期間を低減できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、核融合装置の真空
容器やブランケット支持構造体等のパッシブシェル領域
の炉構造体に関する。
容器やブランケット支持構造体等のパッシブシェル領域
の炉構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】核融合装置の真空容器やブランケット支
持構造体等の炉構造体は、大型のトーラス構造物である
ため、一般に、トロイダル方向に複数個分割されたセク
タの形で工場製作され、現地でセクタ間を溶接して組立
てられる。セクタ間の現地接続では、製作精度等を吸収
するため、現地接続部にはスプライス板が使用されるの
が普通であり、内・外壁二重壁構成の炉構造体の場合に
は、空間的な制約から外壁は炉構造体の内側から接近し
て外壁を接続しなければならないので、少なくとも内壁
にスプライス板の使用は避けられない。また、スプライ
ス板の現地合せのし易さや幾何形状の制限からスプライ
ス板はポロイダル方向に複数個分割されたものが使用さ
れる。
持構造体等の炉構造体は、大型のトーラス構造物である
ため、一般に、トロイダル方向に複数個分割されたセク
タの形で工場製作され、現地でセクタ間を溶接して組立
てられる。セクタ間の現地接続では、製作精度等を吸収
するため、現地接続部にはスプライス板が使用されるの
が普通であり、内・外壁二重壁構成の炉構造体の場合に
は、空間的な制約から外壁は炉構造体の内側から接近し
て外壁を接続しなければならないので、少なくとも内壁
にスプライス板の使用は避けられない。また、スプライ
ス板の現地合せのし易さや幾何形状の制限からスプライ
ス板はポロイダル方向に複数個分割されたものが使用さ
れる。
【０００３】また、炉構造体の内部に生成されるプラズ
マの安定性を確保するためパッシブシェルが用いられ
る。これは、銅合金のような電気抵抗が小さい材料で作
られ、プラズマに最も近く、かつトロイダル方向に連続
した炉構造体に設置される。この場合、パッシブシェル
はトロイダル方向に連続していることが望ましい。
マの安定性を確保するためパッシブシェルが用いられ
る。これは、銅合金のような電気抵抗が小さい材料で作
られ、プラズマに最も近く、かつトロイダル方向に連続
した炉構造体に設置される。この場合、パッシブシェル
はトロイダル方向に連続していることが望ましい。
【０００４】このような炉構造体のセクタ間接続部はポ
ロイダル方向に一周しているから、パッシブシェルをト
ロイダル方向に連続して構成するには、セクタ間接続部
でセクタに既設のパッシブシェル間をトロイダル方向に
電気的につなぐ必要がある。この場合、炉構造体には核
融合反応の結果生じる中性子による核発熱があり、かつ
プラズマ崩壊時には電磁力が作用するので、セクタ間接
続部のパッシブシェル構造はこれら熱負荷と電磁力荷重
に耐えるものでなければならない。核発熱は体積発熱で
あるからパッシブシェルを効率良く冷却するには冷却面
までの熱伝導距離を短くする必要がある。さらに、パッ
シブシェルは良導体であるから渦電流が流れやすく、一
般的には薄肉シェルであるので、パッシブシェルは強固
に支持する必要がある。
ロイダル方向に一周しているから、パッシブシェルをト
ロイダル方向に連続して構成するには、セクタ間接続部
でセクタに既設のパッシブシェル間をトロイダル方向に
電気的につなぐ必要がある。この場合、炉構造体には核
融合反応の結果生じる中性子による核発熱があり、かつ
プラズマ崩壊時には電磁力が作用するので、セクタ間接
続部のパッシブシェル構造はこれら熱負荷と電磁力荷重
に耐えるものでなければならない。核発熱は体積発熱で
あるからパッシブシェルを効率良く冷却するには冷却面
までの熱伝導距離を短くする必要がある。さらに、パッ
シブシェルは良導体であるから渦電流が流れやすく、一
般的には薄肉シェルであるので、パッシブシェルは強固
に支持する必要がある。
【０００５】次に、真空容器にパッシブシェルを設置し
た従来構造例を図６及び図７を参照して説明する。図６
は内壁１と外壁２からなる二重壁トーラス状真空容器の
隣接する真空容器セクタのみを示した模式図である。な
お、真空容器内壁のほぼ全領域に亙ってその内面にブラ
ンケットが設置されているが、見易くするために図６で
はこれを省略してある。
た従来構造例を図６及び図７を参照して説明する。図６
は内壁１と外壁２からなる二重壁トーラス状真空容器の
隣接する真空容器セクタのみを示した模式図である。な
お、真空容器内壁のほぼ全領域に亙ってその内面にブラ
ンケットが設置されているが、見易くするために図６で
はこれを省略してある。
【０００６】図６において、真空容器セクタ３ａと真空
容器セクタ３ｂは、セクタ間接続部でポロイダル方向に
一周接続されるが、セクタの製作誤差を吸収するためも
あって、このセクタ間接続には通常スプライス板が使用
されている。パッシブシェル５は真空容器アウトボード
側上部と下部に設置されており、それぞれトロイダル方
向に一周している。したがって、セクタ接続部４では隣
接セクタ間を溶接接続すると共に、隣接するセクタに設
けられたパッシブシェル５をトロイダル方向に電気的に
接続する必要がある。
容器セクタ３ｂは、セクタ間接続部でポロイダル方向に
一周接続されるが、セクタの製作誤差を吸収するためも
あって、このセクタ間接続には通常スプライス板が使用
されている。パッシブシェル５は真空容器アウトボード
側上部と下部に設置されており、それぞれトロイダル方
向に一周している。したがって、セクタ接続部４では隣
接セクタ間を溶接接続すると共に、隣接するセクタに設
けられたパッシブシェル５をトロイダル方向に電気的に
接続する必要がある。
【０００７】図７は、図６のVII-VII 方向断面の内、真
空容器セクタ接続部領域の断面図（トロイダル断面図）
である。図７ではパッシブシェル５は内壁１に接合され
ているが、セクタ間接続部では、スプライス板９を用い
て真空容器セクタ３ａと真空容器セクタ３ｂとを溶接接
続して溶接継手１３を構成した後、接続銅板１０をボル
ト１１で固定することによって隣接セクタのパッシブシ
ェル間を電気的に接続している。また、内壁１と外壁
２、パッシブシェル５、接続銅板１０及びボルト１１
は、内壁１と外壁２とこれらを接続するポロイダルリブ
７で作られた冷却通路６に冷却水を流して冷却される。
また、ブランケット８は内壁１に設置されているが、通
常、真空容器とは別系統の冷却水で冷却される。
空容器セクタ接続部領域の断面図（トロイダル断面図）
である。図７ではパッシブシェル５は内壁１に接合され
ているが、セクタ間接続部では、スプライス板９を用い
て真空容器セクタ３ａと真空容器セクタ３ｂとを溶接接
続して溶接継手１３を構成した後、接続銅板１０をボル
ト１１で固定することによって隣接セクタのパッシブシ
ェル間を電気的に接続している。また、内壁１と外壁
２、パッシブシェル５、接続銅板１０及びボルト１１
は、内壁１と外壁２とこれらを接続するポロイダルリブ
７で作られた冷却通路６に冷却水を流して冷却される。
また、ブランケット８は内壁１に設置されているが、通
常、真空容器とは別系統の冷却水で冷却される。
【０００８】ところで、上記のような従来の構造体の真
空容器では次の如き問題がある。
空容器では次の如き問題がある。
【０００９】（１）パッシブシェル５は必要以上に厚く
する必要はなく、銅板パッシブシェルの場合では、概略
５〜６ｍｍ程度が用いられている。したがって、接続銅
板１０も同程度に薄く、その機械的剛性は小さいので、
プラズマ急速消滅時の接続銅板１０に働く電磁力をボル
ト１１で支持しようとする電磁力が小さい場合であって
もかなりの数のボルトが必要になる。
する必要はなく、銅板パッシブシェルの場合では、概略
５〜６ｍｍ程度が用いられている。したがって、接続銅
板１０も同程度に薄く、その機械的剛性は小さいので、
プラズマ急速消滅時の接続銅板１０に働く電磁力をボル
ト１１で支持しようとする電磁力が小さい場合であって
もかなりの数のボルトが必要になる。
【００１０】（２）接続銅板１０はボルト１１によって
固定されているため、接続銅板１０と内壁１との間には
大きな接触熱抵抗がある。このため、接続銅板１０の除
熱能力には限界があるので、図７に示すような従来の構
造体への適用は炉壁への熱負荷が小さい場合に限られ
る。
固定されているため、接続銅板１０と内壁１との間には
大きな接触熱抵抗がある。このため、接続銅板１０の除
熱能力には限界があるので、図７に示すような従来の構
造体への適用は炉壁への熱負荷が小さい場合に限られ
る。
【００１１】（３）ボルト１１は熱の繰返し環境及びパ
ルス的に生じる電磁力下で使われるので、緩み易い。ま
た運転中における締結力の保持を含めたボルトの健全性
を調べることは非常に困難であるばかりか、保守・点検
に長時間要し、核融合装置の稼働率を低下することにな
る。
ルス的に生じる電磁力下で使われるので、緩み易い。ま
た運転中における締結力の保持を含めたボルトの健全性
を調べることは非常に困難であるばかりか、保守・点検
に長時間要し、核融合装置の稼働率を低下することにな
る。
【００１２】（４）ボルト締結構造にはタップ切り加工
が必要であるが、ボルトの本数が増えると、このタップ
切りに長時間要する。また、セクタ間内外壁を溶接接続
すると、溶接変形が生じるため、接続銅板１０の合せ加
工工程が必要となる。このような工程が必要となるため
真空容器の製作には長時間を要する。
が必要であるが、ボルトの本数が増えると、このタップ
切りに長時間要する。また、セクタ間内外壁を溶接接続
すると、溶接変形が生じるため、接続銅板１０の合せ加
工工程が必要となる。このような工程が必要となるため
真空容器の製作には長時間を要する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の核融合装置の炉構造体には、電磁力や熱応力対策が
十分でないことに起因する低構造信頼性の問題、保守点
検に多くの時間を要して核融合装置の稼働率が低下する
という問題、更には製作時間が長くなるという問題があ
った。
来の核融合装置の炉構造体には、電磁力や熱応力対策が
十分でないことに起因する低構造信頼性の問題、保守点
検に多くの時間を要して核融合装置の稼働率が低下する
という問題、更には製作時間が長くなるという問題があ
った。
【００１４】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、その目的は、構造が単純かつ高い信頼性を有
し、しかも製作時間が短縮できる核融合装置の炉構造体
を提供することにある。
たもので、その目的は、構造が単純かつ高い信頼性を有
し、しかも製作時間が短縮できる核融合装置の炉構造体
を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、複数のスプライス板を用いて
複数の炉構造体セクタを接続してなる核融合装置の炉構
造体において、パッシブシェル領域のスプライス板を、
銅あるいは銅合金のような電気抵抗の小さいパッシブシ
ェル材と炉構造体の構造材と同種の構造材とからなるク
ラッド材で構成し、スプライス板の構造材と炉構造体セ
クタの構造材とを溶接接続し、さらにパッシブシェル材
を用いた溶接あるいは溶射によりスプライス板のパッシ
ブシェル部と炉構造体セクタのパッシブシェル部間を肉
盛りしてこれらパッシブシェル間を電気的に接続したこ
とを特徴とする。
に、本発明の請求項１は、複数のスプライス板を用いて
複数の炉構造体セクタを接続してなる核融合装置の炉構
造体において、パッシブシェル領域のスプライス板を、
銅あるいは銅合金のような電気抵抗の小さいパッシブシ
ェル材と炉構造体の構造材と同種の構造材とからなるク
ラッド材で構成し、スプライス板の構造材と炉構造体セ
クタの構造材とを溶接接続し、さらにパッシブシェル材
を用いた溶接あるいは溶射によりスプライス板のパッシ
ブシェル部と炉構造体セクタのパッシブシェル部間を肉
盛りしてこれらパッシブシェル間を電気的に接続したこ
とを特徴とする。
【００１６】請求項１によると、パッシブシェル材を用
いた肉盛りの手段で隣接炉構造体セクタのパッシブシェ
ル部間を電気的に接続したので、パッシブシェル材と構
造材の間の接触熱抵抗や電磁力支持に関する問題を解決
することができるばかりでなく、肉盛りには合せ加工や
タップ切りなどの作業が不要となるため製作期間をかな
り低減することができる。
いた肉盛りの手段で隣接炉構造体セクタのパッシブシェ
ル部間を電気的に接続したので、パッシブシェル材と構
造材の間の接触熱抵抗や電磁力支持に関する問題を解決
することができるばかりでなく、肉盛りには合せ加工や
タップ切りなどの作業が不要となるため製作期間をかな
り低減することができる。
【００１７】本発明の請求項２は、請求項１記載の核融
合装置の炉構造体において、スプライス板の構造材と炉
構造体セクタの構造材を溶接接続し、この最終溶接パス
の表面とその近傍、あるいはこの表面領域とパッシブシ
ェル材表面の一部に亙ってニッケルを肉盛り溶接し、さ
らにパッシブシェル材を肉盛り溶接してなることを特徴
とする。
合装置の炉構造体において、スプライス板の構造材と炉
構造体セクタの構造材を溶接接続し、この最終溶接パス
の表面とその近傍、あるいはこの表面領域とパッシブシ
ェル材表面の一部に亙ってニッケルを肉盛り溶接し、さ
らにパッシブシェル材を肉盛り溶接してなることを特徴
とする。
【００１８】請求項２によれば、ニッケルがバリアとな
って、パッシブシェル材の肉盛り溶接時にパッシブシェ
ル材が構造材に溶け込んで生じる溶接割れを防止し、し
たがって、このセクタ接続部に関して高い構造健全性を
得ることができる。
って、パッシブシェル材の肉盛り溶接時にパッシブシェ
ル材が構造材に溶け込んで生じる溶接割れを防止し、し
たがって、このセクタ接続部に関して高い構造健全性を
得ることができる。
【００１９】本発明の請求項３は、請求項１記載の核融
合装置の炉構造体において、パッシブシェル材を用いた
肉盛り溶接は、パッシブシェル材の粉末を用いた粉末プ
ラズマ溶接であることを特徴とする。請求項３によれ
ば、通常のティグ（ＴＩＧ）やマグ（ＭＡＧ）溶接に比
べ溶接の簡易化、施工時間の短縮を図ることができる。
合装置の炉構造体において、パッシブシェル材を用いた
肉盛り溶接は、パッシブシェル材の粉末を用いた粉末プ
ラズマ溶接であることを特徴とする。請求項３によれ
ば、通常のティグ（ＴＩＧ）やマグ（ＭＡＧ）溶接に比
べ溶接の簡易化、施工時間の短縮を図ることができる。
【００２０】本発明の請求項４は、請求項１記載の核融
合装置の炉構造体において、パッシブシェル領域に複数
のスプライス板が設置されると共に、このスプライス板
のポロイダル端面側の隣接スプライス板パッシブシェル
間はパッシブシェル材を肉盛りしないことを特徴とす
る。
合装置の炉構造体において、パッシブシェル領域に複数
のスプライス板が設置されると共に、このスプライス板
のポロイダル端面側の隣接スプライス板パッシブシェル
間はパッシブシェル材を肉盛りしないことを特徴とす
る。
【００２１】請求項４によれば、隣接スプライス板のパ
ッシブシェル間のポロイダルギャップは小さいので、隣
接スプライス板でポロイダル方向にパッシブシェルを電
気的に接続しなくてもパッシブシェルの機能が損なわれ
ることはない。したがって、炉構造体の大幅な製作期間
の短縮が図れる。
ッシブシェル間のポロイダルギャップは小さいので、隣
接スプライス板でポロイダル方向にパッシブシェルを電
気的に接続しなくてもパッシブシェルの機能が損なわれ
ることはない。したがって、炉構造体の大幅な製作期間
の短縮が図れる。
【００２２】本発明の請求項５は、複数のスプライス板
を用いて複数の炉構造体セクタを接続してなる核融合装
置の炉構造体において、パッシブシェル材と構造材とか
らなるクラッド材で構成するパッシブシェル領域におけ
るパッシブシェル材端面を所定の平面傾斜、あるいは凹
面傾斜とすることを特徴とする。
を用いて複数の炉構造体セクタを接続してなる核融合装
置の炉構造体において、パッシブシェル材と構造材とか
らなるクラッド材で構成するパッシブシェル領域におけ
るパッシブシェル材端面を所定の平面傾斜、あるいは凹
面傾斜とすることを特徴とする。
【００２３】一般的に、炉構造体には大きな核発熱があ
り、熱伝導体に沿って大きな温度勾配が生じる。例えば
銅合金のようなパッシブシェル材と例えばオーステナイ
トステンレス鋼のような構造材では熱膨張係数が異な
る。このため、炉構造体の運転時にはパッシブシェル端
面には大きな熱応力が集中する懸念がある。請求項５に
よれば、この熱応力の集中を緩和し、当該部の構造健全
性を高めることができる。
り、熱伝導体に沿って大きな温度勾配が生じる。例えば
銅合金のようなパッシブシェル材と例えばオーステナイ
トステンレス鋼のような構造材では熱膨張係数が異な
る。このため、炉構造体の運転時にはパッシブシェル端
面には大きな熱応力が集中する懸念がある。請求項５に
よれば、この熱応力の集中を緩和し、当該部の構造健全
性を高めることができる。
【００２４】本発明の請求項６は、請求項５記載の核融
合装置の炉構造体において、パッシブシェル領域の構造
溶接部位におけるパッシブシェル材端面の位置を構造材
の溶接開先面から所定の距離だけ離して設定したことを
特徴とする。請求項６によれば、構造材溶接時のパッシ
ブシェル材の巻込みによる溶接割れや溶接熱によるパッ
シブシェル材の剥離の問題を解決することができる。
合装置の炉構造体において、パッシブシェル領域の構造
溶接部位におけるパッシブシェル材端面の位置を構造材
の溶接開先面から所定の距離だけ離して設定したことを
特徴とする。請求項６によれば、構造材溶接時のパッシ
ブシェル材の巻込みによる溶接割れや溶接熱によるパッ
シブシェル材の剥離の問題を解決することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は本発明の第１実施例（請求項
１対応）である核融合装置の真空容器のセクタ間接続部
のパッシブシェル領域を示したトロイダル断面図であ
る。
参照して説明する。図１は本発明の第１実施例（請求項
１対応）である核融合装置の真空容器のセクタ間接続部
のパッシブシェル領域を示したトロイダル断面図であ
る。
【００２６】図に示すように、本実施例ではパッシブシ
ェル５は内壁１に接合されており、また真空容器セクタ
３ａと真空容器セクタ３ｂ間の接続部は、スプライス板
９の構造材と内壁１の構造材を溶接して溶接継手１３を
構成した後、スプライス板９のパッシブシェル部と真空
容器のパッシブシェル部間に銅あるいは銅合金のような
電気抵抗の小さいパッシブシェル材を肉盛りしてパッシ
ブシェル材肉盛り部１４とし、これらパッシブシェルを
電気的に接続している。また、内壁１と外壁２とこれら
を接続するポロイダルリブ７で作られた冷却通路６には
冷却水を流して冷却される。ブランケット８は内壁１に
設置されている。
ェル５は内壁１に接合されており、また真空容器セクタ
３ａと真空容器セクタ３ｂ間の接続部は、スプライス板
９の構造材と内壁１の構造材を溶接して溶接継手１３を
構成した後、スプライス板９のパッシブシェル部と真空
容器のパッシブシェル部間に銅あるいは銅合金のような
電気抵抗の小さいパッシブシェル材を肉盛りしてパッシ
ブシェル材肉盛り部１４とし、これらパッシブシェルを
電気的に接続している。また、内壁１と外壁２とこれら
を接続するポロイダルリブ７で作られた冷却通路６には
冷却水を流して冷却される。ブランケット８は内壁１に
設置されている。
【００２７】本実施例によれば、肉盛りで隣接セクタ間
のパッシブシェル間を電気的に接続するため、セクタ接
続部のパッシブシェル部の除熱特性と電磁力に対する強
度を向上させることができるばかりでなく、肉盛りは極
めて簡単な作業であるため真空容器の製作期間をかなり
短縮することができる。
のパッシブシェル間を電気的に接続するため、セクタ接
続部のパッシブシェル部の除熱特性と電磁力に対する強
度を向上させることができるばかりでなく、肉盛りは極
めて簡単な作業であるため真空容器の製作期間をかなり
短縮することができる。
【００２８】図２は、本発明の第２実施例（請求項２及
び請求項３対応）である核融合装置の真空容器のセクタ
間接続部のトロイダル断面図であり、図１の“Ａ”部に
相当した拡大図である。なお、図１の第１実施例と同一
部分には同一符号を付して重複説明は省略しており、以
下の各実施例においても同様である。
び請求項３対応）である核融合装置の真空容器のセクタ
間接続部のトロイダル断面図であり、図１の“Ａ”部に
相当した拡大図である。なお、図１の第１実施例と同一
部分には同一符号を付して重複説明は省略しており、以
下の各実施例においても同様である。
【００２９】図において、本実施例では、構造材相互を
溶接した後、セクタ間構造材溶接継手１３の最終溶接パ
ス表面と、パッシブシェルが除去されているセクタ間構
造材溶接継手１３表面と、パッシブシェルの傾斜端面の
一部にニッケルを肉盛り溶接してニッケル肉盛り部１５
を構成する。しかる後にパッシブシェル材を粉末プラズ
マ溶接してパッシブシェル材肉盛り部１４を構成して隣
接セクタのパッシブシェル間を電気的に接続する。ま
た、パッシブシェルの端部は傾斜端面１６とする。
溶接した後、セクタ間構造材溶接継手１３の最終溶接パ
ス表面と、パッシブシェルが除去されているセクタ間構
造材溶接継手１３表面と、パッシブシェルの傾斜端面の
一部にニッケルを肉盛り溶接してニッケル肉盛り部１５
を構成する。しかる後にパッシブシェル材を粉末プラズ
マ溶接してパッシブシェル材肉盛り部１４を構成して隣
接セクタのパッシブシェル間を電気的に接続する。ま
た、パッシブシェルの端部は傾斜端面１６とする。
【００３０】本実施例によれば、先ずニッケルを肉盛り
することによって、パッシブシェル材の肉盛り溶接時に
パッシブシェル材が構造材に溶け込んで生じる溶接割れ
を防止できる。したがって、このセクタ接続部に関して
高い構造健全性を得ることができる。次に、パッシブシ
ェルの粉末を用いた粉末プラズマ溶接することによって
パッシブシェルの肉盛り作業を容易にし、真空容器の製
作期間を短縮することができる。更に、パッシブシェル
の肉盛り側端部に傾斜を付けることにより肉盛りの一連
の作業を容易にすることができる。
することによって、パッシブシェル材の肉盛り溶接時に
パッシブシェル材が構造材に溶け込んで生じる溶接割れ
を防止できる。したがって、このセクタ接続部に関して
高い構造健全性を得ることができる。次に、パッシブシ
ェルの粉末を用いた粉末プラズマ溶接することによって
パッシブシェルの肉盛り作業を容易にし、真空容器の製
作期間を短縮することができる。更に、パッシブシェル
の肉盛り側端部に傾斜を付けることにより肉盛りの一連
の作業を容易にすることができる。
【００３１】図３は、本発明の第３実施例（請求項４対
応）である核融合装置の真空容器のセクタ間接続部のパ
ッシブシェル領域にある隣接スプライス板のポロイダル
断面図である。
応）である核融合装置の真空容器のセクタ間接続部のパ
ッシブシェル領域にある隣接スプライス板のポロイダル
断面図である。
【００３２】図に示すように、本実施例では、スプライ
ス板の溶接において狭開先溶接法を適用して開先開口部
が小さいスプライス板溶接継手１８を構成しており、隣
接するスプライス板１７ａ，１７ｂのパッシブシェル
５，５間にはパッシブシェル材を肉盛りしない構造とし
ている。
ス板の溶接において狭開先溶接法を適用して開先開口部
が小さいスプライス板溶接継手１８を構成しており、隣
接するスプライス板１７ａ，１７ｂのパッシブシェル
５，５間にはパッシブシェル材を肉盛りしない構造とし
ている。
【００３３】本実施例によれば、パッシブシェル領域に
ある複数のスプライス板１７ａ，１７ｂのパッシブシェ
ル５，５間の実効ポロイダルギャップ２０を小さくし
て、当該部分のパッシブシェル材の肉盛りを省いている
ので、真空容器の製作期間を短縮することができる。
ある複数のスプライス板１７ａ，１７ｂのパッシブシェ
ル５，５間の実効ポロイダルギャップ２０を小さくし
て、当該部分のパッシブシェル材の肉盛りを省いている
ので、真空容器の製作期間を短縮することができる。
【００３４】図４は、本発明の第４実施例（請求項５対
応）である核融合装置の真空容器のパッシブシェルのポ
ロイダル端部を示すポロイダル断面図である。図に示す
ように、本実施例では、パッシブシェル５のポロイダル
端面を凹状端面２１に形成している。すなわち、図では
パッシブシェル材端面を凹面傾斜としているが所定の平
面傾斜とすることも可能である。なお、ブランケットは
図示していない。
応）である核融合装置の真空容器のパッシブシェルのポ
ロイダル端部を示すポロイダル断面図である。図に示す
ように、本実施例では、パッシブシェル５のポロイダル
端面を凹状端面２１に形成している。すなわち、図では
パッシブシェル材端面を凹面傾斜としているが所定の平
面傾斜とすることも可能である。なお、ブランケットは
図示していない。
【００３５】本実施例によれば、パッシブシェル材と構
造材の熱膨張係数の相違によって発生するパッシブシェ
ル端面の構造体との接合界面の熱応力集中を低減し、高
信頼のパッシブシェル付き真空容器を得ることができ
る。
造材の熱膨張係数の相違によって発生するパッシブシェ
ル端面の構造体との接合界面の熱応力集中を低減し、高
信頼のパッシブシェル付き真空容器を得ることができ
る。
【００３６】図５は、本発明の第５実施例（請求項６対
応）である核融合装置の真空容器のスプライス板の斜視
図である。図において、本実施例では、パッシブシェル
５領域の構造溶接部位において、パッシブシェル材端面
の位置を構造材の溶接開先面２２から所定の距離２３だ
け離した位置に設定している。さらに、パッシブシェル
端面には傾斜角２４を付けている。本発明によれば、構
造材溶接時のパッシブシェル材の巻込みによる溶接割れ
の問題や溶接熱によるパッシブシェル材の剥離の問題を
解決することができる。
応）である核融合装置の真空容器のスプライス板の斜視
図である。図において、本実施例では、パッシブシェル
５領域の構造溶接部位において、パッシブシェル材端面
の位置を構造材の溶接開先面２２から所定の距離２３だ
け離した位置に設定している。さらに、パッシブシェル
端面には傾斜角２４を付けている。本発明によれば、構
造材溶接時のパッシブシェル材の巻込みによる溶接割れ
の問題や溶接熱によるパッシブシェル材の剥離の問題を
解決することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明（請求項１
乃至請求項６対応）によれば、電磁力や熱応力対策が十
分でないことに起因する低構造信頼性の問題や製作時間
が長くなるという問題が解決できるので、構造が単純か
つ高信頼で、しかも製作時間が短縮できる核融合装置の
炉構造体を提供することができる。
乃至請求項６対応）によれば、電磁力や熱応力対策が十
分でないことに起因する低構造信頼性の問題や製作時間
が長くなるという問題が解決できるので、構造が単純か
つ高信頼で、しかも製作時間が短縮できる核融合装置の
炉構造体を提供することができる。
【図１】本発明の第１実施例である核融合装置の真空容
器のセクタ間接続部のパッシブシェル領域のトロイダル
断面図。
器のセクタ間接続部のパッシブシェル領域のトロイダル
断面図。
【図２】本発明の第２実施例である核融合装置の真空容
器のセクタ間接続部のトロイダル断面図であり、図１の
“Ａ”部に相当した部分の拡大図。
器のセクタ間接続部のトロイダル断面図であり、図１の
“Ａ”部に相当した部分の拡大図。
【図３】本発明の第３実施例である核融合装置の真空容
器のパッシブシェル領域にある隣接スプライス板のポロ
イダル断面図。
器のパッシブシェル領域にある隣接スプライス板のポロ
イダル断面図。
【図４】本発明の第４実施例である核融合装置の真空容
器のパッシブシェルのポロイダル端面を示す断面図。
器のパッシブシェルのポロイダル端面を示す断面図。
【図５】本発明の第５実施例である核融合装置の真空容
器のスプライス板の斜視図。
器のスプライス板の斜視図。
【図６】従来の二重壁トーラス状真空容器の隣接２セク
タの斜視図。
タの斜視図。
【図７】図６のVII-VII 方向の断面図。
１…内壁、２…外壁、３ａ，３ｂ…真空容器セクタ、４
…セクタ間接続部、５…パッシブシェル、６…冷却流
路、７…ポロイダルリブ、８…ブランケット、９…スプ
ライス板、１０…接続銅板、１１…ボルト、１２…トロ
イダル方向を示す矢印、１３…セクタ間構造材溶接継
手、１４…パッシブシェル材肉盛り部、１５…ニッケル
肉盛り部、１６…傾斜端面、１７ａ，１７ｂ…パッシブ
シェル付き隣接スプライス板、１８…スプライス板間溶
接継手、１９…ポロイダル方向を示す矢印、２０…パッ
シブシェル間実効ポロイダルギャップ、２１…凹状端
面、２２…構造材の溶接開先面、２３…構造材溶接開先
面とパッシブシェル端面までの距離、２４…パッシブシ
ェルの傾斜端面の傾斜角。
…セクタ間接続部、５…パッシブシェル、６…冷却流
路、７…ポロイダルリブ、８…ブランケット、９…スプ
ライス板、１０…接続銅板、１１…ボルト、１２…トロ
イダル方向を示す矢印、１３…セクタ間構造材溶接継
手、１４…パッシブシェル材肉盛り部、１５…ニッケル
肉盛り部、１６…傾斜端面、１７ａ，１７ｂ…パッシブ
シェル付き隣接スプライス板、１８…スプライス板間溶
接継手、１９…ポロイダル方向を示す矢印、２０…パッ
シブシェル間実効ポロイダルギャップ、２１…凹状端
面、２２…構造材の溶接開先面、２３…構造材溶接開先
面とパッシブシェル端面までの距離、２４…パッシブシ
ェルの傾斜端面の傾斜角。
Claims (6)
- 【請求項１】 複数のスプライス板を用いて複数の炉構
造体セクタを接続してなる核融合装置の炉構造体におい
て、パッシブシェル領域のスプライス板を、銅あるいは
銅合金のような電気抵抗の小さいパッシブシェル材と炉
構造体の構造材と同種の構造材とからなるクラッド材で
構成し、スプライス板の構造材と炉構造体セクタの構造
材とを溶接接続し、さらにパッシブシェル材を用いた溶
接あるいは溶射によりスプライス板のパッシブシェル部
と炉構造体セクタのパッシブシェル部間を肉盛りしてこ
れらパッシブシェル間を電気的に接続したことを特徴と
する核融合装置の炉構造体。 - 【請求項２】 スプライス板の構造材と炉構造体セクタ
の構造材を溶接接続し、この最終溶接パスの表面とその
近傍、あるいはこの表面領域とパッシブシェル材表面の
一部に亙ってニッケルを肉盛り溶接し、さらにパッシブ
シェル材を肉盛り溶接してなることを特徴とする請求項
１記載の核融合装置の炉構造体。 - 【請求項３】 パッシブシェル材を用いた肉盛り溶接
は、パッシブシェル材の粉末を用いた粉末プラズマ溶接
であることを特徴とする請求項１記載の核融合装置の炉
構造体。 - 【請求項４】 パッシブシェル領域に複数のスプライス
板が設置されると共に、このスプライス板のポロイダル
端面側の隣接スプライス板パッシブシェル間はパッシブ
シェル材を肉盛りしないことを特徴とする請求項１記載
の核融合装置の炉構造体。 - 【請求項５】 複数のスプライス板を用いて複数の炉構
造体セクタを接続してなる核融合装置の炉構造体におい
て、パッシブシェル材と構造材とからなるクラッド材で
構成するパッシブシェル領域におけるパッシブシェル材
端面を所定の平面傾斜、あるいは凹面傾斜とすることを
特徴とする核融合装置の炉構造体。 - 【請求項６】 パッシブシェル領域の構造溶接部位にお
いて、パッシブシェル材端面の位置を構造材の溶接開先
面から所定の距離だけ離して設定したことを特徴とする
請求項５記載の核融合装置の炉構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02833899A JP3810935B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 核融合装置の炉構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02833899A JP3810935B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 核融合装置の炉構造体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000227486A true JP2000227486A (ja) | 2000-08-15 |
| JP3810935B2 JP3810935B2 (ja) | 2006-08-16 |
Family
ID=12245832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02833899A Expired - Fee Related JP3810935B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 核融合装置の炉構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3810935B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106340325A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-01-18 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种用于核聚变堆真空室扇段间接合成环的接缝区结构 |
| RU2687289C1 (ru) * | 2017-11-23 | 2019-05-13 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Устройство для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора |
-
1999
- 1999-02-05 JP JP02833899A patent/JP3810935B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106340325A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-01-18 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种用于核聚变堆真空室扇段间接合成环的接缝区结构 |
| CN106340325B (zh) * | 2016-10-19 | 2020-04-24 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种用于核聚变堆真空室扇段间接合成环的接缝区结构 |
| RU2687289C1 (ru) * | 2017-11-23 | 2019-05-13 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Устройство для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3810935B2 (ja) | 2006-08-16 |
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