JP2002296390A - Neutron shield for fusion device and attaching method therefor - Google Patents
Neutron shield for fusion device and attaching method thereforInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、核融合装置用中性
子遮蔽体およびその取付方法に係り、更に詳しくは、核
融合装置から発生する中性子を遮蔽するための核融合装
置用中性子遮蔽体、およびその核融合装置用中性子遮蔽
体を核融合装置の周囲に配置する取付方法に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a neutron shield for a fusion device and a method of mounting the same, and more particularly, to a neutron shield for a fusion device for shielding neutrons generated from the fusion device, and The present invention relates to a mounting method for disposing the neutron shield for a fusion device around the fusion device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】核融合装置は、重水素などを燃料として
核融合反応を生じさせるものである。図１０の断面図に
示すこのような核融合装置２０では、図１１に示すよう
にドーナッツ形状の真空容器２１内に水素を供給し、こ
れに電圧を印加してプラズマを励起することによって水
素を超高温に加熱することで、水素の原子核同士が融合
する核融合反応を起こさせる。そして、核融合反応によ
って発生した高エネルギーを発電に用いるのが核融合発
電である。2. Description of the Related Art A nuclear fusion device generates a nuclear fusion reaction using deuterium or the like as a fuel. In such a fusion device 20 shown in the cross-sectional view of FIG. 10, hydrogen is supplied into a donut-shaped vacuum vessel 21 as shown in FIG. Heating to an ultra-high temperature causes a nuclear fusion reaction in which hydrogen nuclei fuse. Fusion power generation uses the high energy generated by the nuclear fusion reaction for power generation.
【０００３】このように、水素を超高温なプラズマ状態
で保つために、核融合装置２０では、超伝導トロイダル
コイル２２および超伝導ポロイダルコイル２３が用いら
れている。そして、これら超伝導コイル２２，２３によ
って発生される磁場によって、プラズマが真空容器２１
の容器壁に接触し、その温度が下がることがないように
されている。As described above, in order to keep hydrogen in an ultra-high temperature plasma state, the fusion device 20 uses a superconducting toroidal coil 22 and a superconducting poloidal coil 23. The plasma is generated by the magnetic field generated by these superconducting coils 22 and 23.
So that the temperature does not drop.
【０００４】核融合反応が引き起こると、高エネルギー
が発生するとともに、中性子も発生する。この中性子に
よって超伝導コイル２２，２３が照射されると、超伝導
コイル２２，２３が発熱する。超伝導コイル２２，２３
は、超伝導状態を維持するために、極低温に保つ必要が
ある。また、中性子は、真空容器２１や、その他の装置
または機器等を放射化させるので、核融合装置２０の運
転を停止している場合であっても、人が近づくと被爆す
る恐れがある。When a nuclear fusion reaction occurs, high energy is generated and neutrons are generated. When the superconducting coils 22 and 23 are irradiated with the neutrons, the superconducting coils 22 and 23 generate heat. Superconducting coils 22, 23
Must be kept at a very low temperature in order to maintain the superconducting state. In addition, since neutrons activate the vacuum vessel 21 and other devices or devices, there is a possibility that even if the operation of the nuclear fusion device 20 is stopped, the neutrons may be exposed to humans when approaching.
【０００５】したがって、核融合装置２０には、核融合
反応によって発生した中性子が超伝導コイル２２，２３
を照射することを阻止すること、あるいは、機器等を放
射化させることを阻止するために、真空容器２１の二重
壁内部あるいは外表面に中性子を遮蔽する核融合装置用
中性子遮蔽体２５が配設されている。[0005] Therefore, the neutrons generated by the nuclear fusion reaction in the fusion device 20 are superconducting coils 22 and 23.
A neutron shield 25 for a fusion device for shielding neutrons inside or outside the double wall of the vacuum vessel 21 is arranged in order to prevent the irradiation of neutrons or to activate the apparatus or the like. Has been established.
【０００６】図１２は、このような核融合装置用中性子
遮蔽体２５の詳細構成を示す断面図である。従来の核融
合装置２０には、このような核融合装置用中性子遮蔽体
２５が真空容器２１の中に配置される。そして核融合装
置用中性子遮蔽体２５の中には水２７が貯えられ、更に
Ｂ−金属（硼素添加金属）板からなるリブ２８が複数平
行に配置されている。真空容器２１の二重壁内部は、こ
のような構成をした多数の核融合装置用中性子遮蔽体２
５によって満たされている。FIG. 12 is a sectional view showing a detailed configuration of such a neutron shield 25 for a fusion device. In a conventional fusion device 20, such a neutron shield 25 for a fusion device is arranged in a vacuum vessel 21. Water 27 is stored in the neutron shield 25 for a fusion device, and a plurality of ribs 28 made of a B-metal (boron-added metal) plate are arranged in parallel. The inside of the double wall of the vacuum vessel 21 is provided with a large number of neutron shields 2 for a fusion device having such a configuration.
5 is satisfied.
【０００７】Ｂ（硼素）は、中性子を吸収する物質とし
て、原子力の分野では制御棒、あるいは燃料貯蔵ラック
等に広く用いられている。特に、熱中性子に対して大き
な吸収断面積を有することから、減速材として機能する
水２７を周りに配置している。核融合装置２０から放出
された高速の中性子は、この水２７によって熱中性子に
減速されるので、Ｂ−金属板に含まれるＢ（硼素）によ
って中性子が効率よく吸収される。[0007] B (boron) is widely used as a neutron absorbing material in the field of nuclear power for control rods, fuel storage racks and the like. In particular, since it has a large absorption cross section for thermal neutrons, water 27 functioning as a moderator is arranged around. The high-speed neutrons emitted from the fusion device 20 are decelerated to thermal neutrons by the water 27, so that the neutrons are efficiently absorbed by B (boron) contained in the B-metal plate.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の核融合装置用中性子遮蔽体では、以下のよう
な問題がある。However, such a conventional neutron shield for a fusion device has the following problems.
【０００９】すなわち、従来の核融合装置用中性子遮蔽
体２５は、真空容器２１の中に配置され、図１２に示す
とおり、内部に水２７が貯えられ、更に、Ｂ−金属（硼
素添加金属）板からなるリブ２８が複数平行に配置され
ており、複雑な構成をしている。したがって、加工が容
易ではなく、コスト的にも高いという問題がある。That is, the conventional neutron shield 25 for a fusion device is arranged in a vacuum vessel 21 and, as shown in FIG. 12, stores water 27 therein, and further contains B-metal (boron-added metal). A plurality of ribs 28 made of a plate are arranged in parallel to form a complicated configuration. Therefore, there is a problem that processing is not easy and cost is high.
【００１０】また、比重の大きいＢ−金属板を複数配置
していることから重量的にも極めて重いために、取り付
けることが容易ではないという問題がある。Also, since a plurality of B-metal plates having a large specific gravity are arranged, the weight is extremely heavy, so that there is a problem that the mounting is not easy.
【００１１】更に、核融合装置２０の運転を開始する場
合には、先ず真空容器２１内の不純物を取り除くため
に、真空容器２１内を加熱し、不純物を蒸発させてから
取り除くガス抜き作業を行う。この場合、真空容器２１
の温度が極めて高くなるために、真空容器２１の内部に
固定されている核融合装置用中性子遮蔽体２５の温度も
１００℃以上となる。したがって、このようなガス抜き
作業を行う場合には、内部に貯えている水２７が蒸発す
ることのないように、核融合装置用中性子遮蔽体２５の
内部の水２７を予め抜いておき、ガス抜き作業の終了後
に、内部に水２７を充填する作業を行わねばならず、手
間がかかるという問題がある。Further, when the operation of the nuclear fusion device 20 is started, first, in order to remove the impurities in the vacuum vessel 21, the inside of the vacuum vessel 21 is heated, and the gas is removed after the impurities are evaporated. . In this case, the vacuum container 21
Is extremely high, the temperature of the neutron shield 25 for a fusion device fixed inside the vacuum vessel 21 also becomes 100 ° C. or more. Therefore, when such a degassing operation is performed, the water 27 inside the neutron shield 25 for a fusion device is drained in advance so that the water 27 stored therein does not evaporate. After the draining operation is completed, an operation of filling the inside with the water 27 has to be performed, and there is a problem that it takes time and effort.
【００１２】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、その第１の目的は、有機系高分子によって
中性子遮蔽体を構成し、もって、その構成を簡素化し、
製造コストの低減を図るとともに、軽量化を図ることが
可能な核融合装置用中性子遮蔽体を提供することを目的
とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and a first object of the present invention is to form a neutron shield with an organic polymer, thereby simplifying the structure.
It is an object of the present invention to provide a neutron shield for a nuclear fusion device capable of reducing the manufacturing cost and reducing the weight.
【００１３】また、その第２の目的は、中性子の減速効
果の高い有機系高分子によって中性子遮蔽体を構成し、
水を不要とすることによって、ガス抜き作業時における
水抜きを不要とするとともに、冷却手段を備え、有機系
高分子の溶融を阻止することが可能な核融合装置用中性
子遮蔽体を提供することにある。A second object of the present invention is to form a neutron shield with an organic polymer having a high neutron moderating effect,
To provide a neutron shield for a nuclear fusion device, which does not require water to remove water at the time of degassing work, has cooling means, and can prevent melting of an organic polymer. It is in.
【００１４】更にまた、その第３の目的は、上述したよ
うに軽量化を図った核融合装置用中性子遮蔽体を用いる
ことによって、核融合装置への取り付けを容易にするこ
とが可能な核融合装置用中性子遮蔽体の取付方法を提供
することにある。A third object of the present invention is to provide a nuclear fusion device which can be easily attached to a fusion device by using a light-weight neutron shield for a fusion device as described above. An object of the present invention is to provide a method for mounting a neutron shield for a device.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、以下のような手段を講じる。In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
【００１６】すなわち、請求項１の発明では、核融合装
置から発生する中性子を遮蔽するための核融合装置用中
性子遮蔽体であって、有機系高分子を含む。That is, according to the first aspect of the present invention, there is provided a neutron shield for a nuclear fusion device for shielding neutrons generated from the nuclear fusion device, which contains an organic polymer.
【００１７】請求項２の発明では、請求項１の発明の核
融合装置用中性子遮蔽体において、核融合装置から発生
されるガンマ線のエネルギーによって加熱される有機系
高分子の温度が、所定温度以上にならないように冷却す
る冷却手段を備える。According to a second aspect of the present invention, in the neutron shield for a fusion device according to the first aspect, the temperature of the organic polymer heated by the energy of the gamma rays generated from the fusion device is equal to or higher than a predetermined temperature. A cooling means for cooling so as not to become inconsistent.
【００１８】請求項３の発明では、請求項１または請求
項２の発明の核融合装置用中性子遮蔽体において、中性
子を吸収する物質である硼素（Ｂ）またはガドリニウム
（Ｇｄ）またはカドミウム(Ｃｄ)のうちの少なくともい
ずれかを有機系高分子に添加する。According to a third aspect of the present invention, in the neutron shield for a fusion device according to the first or second aspect, boron (B), gadolinium (Gd), or cadmium (Cd), which is a substance that absorbs neutrons, is used. Is added to the organic polymer.
【００１９】請求項４の発明では、請求項１乃至３のう
ちいずれか１項の発明の核融合装置用中性子遮蔽体にお
いて、自己消火作用を有する物質である水酸化マグネシ
ウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）または水酸化アルミニウム（Ａ
ｌ（ＯＨ）３）のうちの少なくともいずれかを有機系高
分子に添加する。According to a fourth aspect of the present invention, in the neutron shield for a fusion device according to any one of the first to third aspects, magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) Or aluminum hydroxide (A
1 (OH) 3 ) is added to the organic polymer.
【００２０】請求項５の発明では、請求項１乃至４のう
ちいずれか１項の発明の核融合装置用中性子遮蔽体にお
いて、有機系高分子として、熱硬化性樹脂を用いる。According to a fifth aspect of the present invention, in the neutron shield for a fusion device according to any one of the first to fourth aspects, a thermosetting resin is used as the organic polymer.
【００２１】請求項６の発明では、請求項５の発明の核
融合装置用中性子遮蔽体において、熱硬化性樹脂とし
て、エポキシ系樹脂を用いる。According to a sixth aspect of the present invention, in the neutron shield for a nuclear fusion device according to the fifth aspect of the present invention, an epoxy resin is used as the thermosetting resin.
【００２２】請求項７の発明では、請求項１乃至６のう
ちいずれか１項の発明の核融合装置用中性子遮蔽体で構
成された複数の遮蔽構造物で、核融合装置の周囲を覆う
ように配置する。According to a seventh aspect of the present invention, a plurality of shielding structures comprising the neutron shield for a fusion device according to any one of the first to sixth aspects of the present invention cover the periphery of the fusion device. To place.
【００２３】請求項８の発明では、請求項１乃至６のう
ちいずれか１項の発明の核融合装置用中性子遮蔽体を加
熱して溶融し、核融合装置を覆う型枠の内部に、溶融し
た核融合装置用中性子遮蔽体を流し込むことによって核
融合装置の周囲に核融合装置用中性子遮蔽体を配置す
る。According to the eighth aspect of the present invention, the neutron shield for a fusion device according to any one of the first to sixth aspects of the present invention is heated and melted, and the molten neutron shield is placed inside the mold covering the fusion device. The neutron shield for a fusion device is disposed around the fusion device by pouring the neutron shield for a fusion device.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の各実施の形態に
ついて図面を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２５】なお、以下の各実施の形態の説明に用いる
図中の符号は、図１０から図１２と同一部分については
同一符号を付して示すことにする。In the drawings, the same reference numerals used in the description of the embodiments below denote the same parts as in FIGS. 10 to 12.
【００２６】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態に係る核融合装置用中性子遮蔽体およびその取付
方法について図１から図６を用いて説明する。(First Embodiment) A neutron shield for a fusion device according to a first embodiment of the present invention and a method of attaching the neutron shield will be described with reference to FIGS.
【００２７】図１は第１の実施の形態に係る核融合装置
用中性子遮蔽体の一例を示す断面図、図２は第１の実施
の形態に係る核融合装置用中性子遮蔽体の一例を示す斜
視図である。FIG. 1 is a sectional view showing an example of a neutron shield for a fusion device according to the first embodiment, and FIG. 2 is an example of a neutron shield for a fusion device according to the first embodiment. It is a perspective view.
【００２８】すなわち、本実施の形態に係る核融合装置
用中性子遮蔽体１は、容器３と、冷却チャンネル４と、
レジン５とを備えている。That is, the neutron shield 1 for a fusion device according to the present embodiment comprises a container 3, a cooling channel 4,
And a resin 5.
【００２９】容器３は、真空容器側壁面１２と、レジン
側壁面１３とを有する二重壁タイプの薄型平板形状をし
ており、その内部に冷却チャンネル４を内蔵している。
そして真空容器側壁面１２を真空容器２１の表面に固定
し、レジン側壁面１３をレジン５に固定する。The container 3 has a double-walled thin flat plate shape having a vacuum container side wall surface 12 and a resin side wall surface 13, and has a cooling channel 4 built therein.
Then, the vacuum container side wall surface 12 is fixed to the surface of the vacuum container 21, and the resin side wall surface 13 is fixed to the resin 5.
【００３０】冷却チャンネル４は、容器３の内部に導入
された水によって構成されてなるものであって、この水
は、中性子やガンマ線の照射を受けて発熱したレジン５
を冷却する。これによって、レジン５が発熱によって高
温化し、中性子遮蔽機能を低下させることがないように
所定温度以下に保っている。The cooling channel 4 is constituted by water introduced into the container 3, and the water is generated by a resin 5 which has been heated by irradiation with neutrons or gamma rays.
To cool. Thereby, the resin 5 is kept at a predetermined temperature or lower so as not to be heated to a high temperature due to heat generation and to lower the neutron shielding function.
【００３１】レジン５は、エポキシベースのマトリクス
からなる樹脂を、薄型平板状に形成してなるものであっ
て、薄型平板状の片面を容器３に固定している。なお、
レジン５は、図１に示すように裸のまま使用する場合
と、容器（図示せず）に封入したものを使用する場合が
ある。The resin 5 is formed by forming a resin made of an epoxy-based matrix into a thin flat plate shape, and one side of the thin flat plate is fixed to the container 3. In addition,
As shown in FIG. 1, the resin 5 may be used in a bare state, or may be used in a container (not shown).
【００３２】エポキシベースのマトリクスからなる樹脂
とは、主剤として反応性希釈材を添加したビスフェノー
ル系エポキシ樹脂、硬化剤として脂環式ポリアミン、ポ
リアミド脂肪族ポリアミン、エポキシアダクト等の変性
ポリアミンを配合したエポキシ系液状樹脂を混合してな
る。さらに、耐火材として自己消火作用を備えた低ソー
ダ型水酸化アルミニウムあるいは水酸化マグネシウム、
中性子吸収材として炭化硼素（Ｂ４Ｃ）または酸化ガド
リニウム（Ｇｄ２Ｏ５）を用い、これらをマトリクスに
分散させる。The resin composed of an epoxy-based matrix is a bisphenol-based epoxy resin to which a reactive diluent is added as a main agent, or an epoxy compound containing a modified polyamine such as an alicyclic polyamine, a polyamide aliphatic polyamine, or an epoxy adduct as a curing agent. It is made by mixing system liquid resin. In addition, low-soda aluminum hydroxide or magnesium hydroxide with self-extinguishing action as a refractory material,
Boron carbide (B 4 C) or gadolinium oxide (Gd 2 O 5 ) is used as a neutron absorber, and these are dispersed in a matrix.
【００３３】このような成分から構成してなるマトリク
スは、耐熱性および有効な可使時間の確保を可能とする
と共に、軽量で水素含有率が高く、高い中性子遮蔽性能
を有している。また、長期間１５０〜１６０℃の状態で
あっても、安定した難燃性と中性子遮蔽能力とを維持す
る（特願平１１−２９１６６４号公報参照）。A matrix composed of such components can ensure heat resistance and effective pot life, and is lightweight, has a high hydrogen content, and has high neutron shielding performance. Further, even when the temperature is 150 to 160 ° C. for a long time, stable flame retardancy and neutron shielding ability are maintained (see Japanese Patent Application No. 11-291664).
【００３４】このように構成した本実施の形態に係る核
融合装置用中性子遮蔽体１は、Ｂ−金属板よりも軽いレ
ジン５を中性子遮蔽材として用いていること、レジン５
は、自らが中性子を効率よく減速する効果を有してお
り、減速材である水を不要としていることから、従来技
術の核融合装置用中性子遮蔽体１に比べて約半分の重量
で、同等の中性子遮蔽性能を備えている。The neutron shielding body 1 for a fusion device according to the present embodiment thus configured uses a resin 5 lighter than a B-metal plate as a neutron shielding material.
Has the effect of decelerating neutrons efficiently by itself and eliminates the need for water as a moderator, so it is about half as heavy as the neutron shield 1 for fusion devices of the prior art, and Neutron shielding performance.
【００３５】なお、レジン５を冷却するための冷却水を
冷却チャンネル４に導入する必要があるが、レジン５を
構成する有機系高分子は、水の沸点よりも高い温度にお
いても安定した難燃性と中性子遮蔽能力とを備えてお
り、従来技術の核融合装置用中性子遮蔽体２５ほど冷却
性能を要求されないために、核融合装置用中性子遮蔽体
１の全重量に対する割合は小さい。It is necessary to introduce cooling water for cooling the resin 5 into the cooling channel 4. However, the organic polymer constituting the resin 5 has a stable flame retardant even at a temperature higher than the boiling point of water. The neutron shield 25 for a fusion device is small in proportion to the total weight of the neutron shield 1 for a fusion device because the neutron shield 25 for a fusion device is not required as much as the conventional neutron shield 25 for a fusion device.
【００３６】次に、このように構成した本実施の形態に
係る核融合装置用中性子遮蔽体１を真空容器２１の外周
に取り付ける取付方法としては、以下に示すような２つ
の方法がある。Next, there are the following two methods for attaching the neutron shield 1 for a fusion device according to the present embodiment configured as described above to the outer periphery of the vacuum vessel 21.
【００３７】第１の取付方法は、図１および図２に示す
ような核融合装置用中性子遮蔽体１（＃１〜＃ｎ）を予
め複数製作しておき、それら複数の核融合装置用中性子
遮蔽体１（＃１〜＃ｎ）を、図３に示すように、真空容
器２１の外周を覆うように配置する方法である。この場
合、隣接する核融合装置用中性子遮蔽体１との隙間から
中性子が漏洩するのを阻止するために、図４（ａ）ある
いは図４（ｂ）に示すように、隣接する核融合装置用中
性子遮蔽体１同士を嵌め合わせるようにする。あるい
は、図４（ｃ）に示すように、中性子を遮蔽する機能を
備えた材料によって製作されたスペーサ１５を、隣接す
る核融合装置用中性子遮蔽体１の間の隙間に挿入するよ
うにする。このようにすることによって、遮蔽する対象
である真空容器２１の外周を、隙間無く遮蔽し、真空容
器２１の内部側から外部側へと、中性子が直接漏洩する
ことがないようにしている。The first mounting method is to manufacture a plurality of neutron shields 1 (# 1 to #n) for a fusion device as shown in FIGS. In this method, the shields 1 (# 1 to #n) are arranged so as to cover the outer periphery of the vacuum vessel 21 as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 4 (a) or FIG. 4 (b), in order to prevent neutrons from leaking from a gap between the adjacent neutron shields 1 for a fusion device, The neutron shields 1 are fitted together. Alternatively, as shown in FIG. 4C, a spacer 15 made of a material having a function of shielding neutrons is inserted into a gap between adjacent neutron shields 1 for a fusion device. By doing so, the outer periphery of the vacuum vessel 21 to be shielded is shielded without any gap, so that neutrons do not leak directly from the inside of the vacuum vessel 21 to the outside.
【００３８】第２の方法は、図５に示すように、まず、
真空容器２１の容器壁外表面に固定部２を固定し、次
に、容器３を固定する。更に、容器３の上部側に型枠７
を設置する。そして、導入口８から、型枠７の内部に、
溶融したレジン５を流し込む。その後、型枠７の内部に
流し込まれたレジン５が自然冷却により固化することに
よって真空容器２１の外周を、レジン５の殻で覆い隙間
無く遮蔽する。In the second method, first, as shown in FIG.
The fixing part 2 is fixed to the outer surface of the container wall of the vacuum container 21, and then the container 3 is fixed. Further, a mold 7 is provided on the upper side of the container 3.
Is installed. Then, from the inlet 8, into the inside of the mold 7,
The molten resin 5 is poured. Thereafter, the resin 5 poured into the mold 7 is solidified by natural cooling, so that the outer periphery of the vacuum vessel 21 is covered with the shell of the resin 5 and is shielded without any gap.
【００３９】なお、核融合装置２０には、図６に示すよ
うに、複数のポート３０（＃１〜＃３）を備えている場
合もある。このポート３０は、真空容器２１内のプラズ
マの状態を測定するための種々の測定装置を配置する場
所であって、真空容器２１から延出して備えられてい
る。したがって、このような場合には、真空容器２１の
外周を核融合装置用中性子遮蔽体１で覆った場合であっ
ても、図中矢印に示すように、真空容器２１からの中性
子は、ポート３０を介して外部に漏洩するので、ポート
３０の外周にも核融合装置用中性子遮蔽体１を配置す
る。As shown in FIG. 6, the fusion device 20 may include a plurality of ports 30 (# 1 to # 3). The port 30 is a place where various measuring devices for measuring the state of the plasma in the vacuum vessel 21 are arranged, and is provided extending from the vacuum vessel 21. Therefore, in such a case, even if the outer periphery of the vacuum vessel 21 is covered with the neutron shield 1 for a fusion device, the neutrons from the vacuum vessel 21 are supplied to the port 30 as shown by arrows in the figure. Therefore, the neutron shield 1 for a fusion device is also arranged on the outer periphery of the port 30.
【００４０】このように、ポート３０の外周に核融合装
置用中性子遮蔽体１を配置する場合であっても、上述し
たような第１および第２の取付方法によって取付を行
う。As described above, even when the neutron shield 1 for a fusion device is arranged on the outer periphery of the port 30, the attachment is performed by the first and second attachment methods as described above.
【００４１】次に、以上のように構成した本実施の形態
に係る核融合装置用中性子遮蔽体およびその取付方法の
作用について説明する。Next, a description will be given of the operation of the neutron shield for a fusion device and the method of attaching the neutron shield according to the present embodiment configured as described above.
【００４２】すなわち、本実施の形態に係る核融合装置
用中性子遮蔽体１は、Ｂ−金属板よりも軽いレジン５が
中性子遮蔽材として適用されている。レジン５は、自ら
が中性子を効率よく減速する効果を有しており、減速材
としての水２７を別途備える必要はない。よって、本実
施の形態に係る核融合装置用中性子遮蔽体１は、従来技
術の核融合装置用中性子遮蔽体２５と同等の中性子遮蔽
性能を実現するための重量が、従来に比べて約半分とな
る。また、従来技術における核融合装置用中性子遮蔽体
２５で必要であったガス抜き作業時における水抜きも不
要となる。That is, in the neutron shield 1 for a fusion device according to the present embodiment, a resin 5 lighter than a B-metal plate is applied as a neutron shield. The resin 5 itself has an effect of efficiently decelerating neutrons, and does not need to separately include the water 27 as a moderator. Therefore, the weight of the neutron shield 1 for a fusion device according to the present embodiment for realizing the same neutron shielding performance as that of the neutron shield 25 for a fusion device of the related art is about half that of the related art. Become. In addition, it is not necessary to drain water at the time of degassing work, which is necessary for the neutron shield 25 for a fusion device in the prior art.
【００４３】更に、Ｂ−金属板のリブ２８を多数必要と
していた従来技術の核融合装置用中性子遮蔽体２５に比
べて、その構成も簡素化される。Further, the configuration is simplified as compared with the conventional neutron shield 25 for a fusion device which requires a large number of ribs 28 of a B-metal plate.
【００４４】更にまた、レジン５に適用されている有機
系高分子の融点は、水よりも高いので、中性子の照射に
よって発熱するレジン５から熱を除去することによって
溶融を阻止するために必要な冷却能力は、従来技術の核
融合装置用中性子遮蔽体２５ほど必要としない。Further, since the melting point of the organic polymer applied to the resin 5 is higher than that of water, it is necessary to prevent the melting by removing the heat from the resin 5 which generates heat by neutron irradiation. The cooling capacity is not as required as in the prior art fusion device neutron shield 25.
【００４５】一方、本実施の形態に係る核融合装置用中
性子遮蔽体１の取付方法に関しては、上述したように軽
量化が図られることによって、その取り付けも容易とな
る。On the other hand, as for the method of mounting the neutron shield 1 for a nuclear fusion device according to the present embodiment, the weight is reduced as described above, so that the mounting becomes easy.
【００４６】上述したように、本実施の形態に係る核融
合装置用中性子遮蔽体１においては、上記のような作用
により、その構成を簡素化し、製造コストの低減を図る
とともに、軽量化を図ることができる。As described above, the neutron shield 1 for a nuclear fusion device according to the present embodiment simplifies the configuration, reduces the manufacturing cost, and reduces the weight by the above-described operation. be able to.
【００４７】また、中性子の減速効果の高い有機系高分
子によって中性子遮蔽体を構成し、水を不要とすること
によって、ガス抜き作業時における水抜きを不要とする
とともに、冷却手段を備え、有機系高分子の溶融を阻止
することができる。なお、レジン５に用いられている有
機系高分子の融点は水よりも高いので、従来技術の核融
合装置用中性子遮蔽体ほどの冷却能力を必要としない。Further, the neutron shield is made of an organic polymer having a high neutron moderating effect, and water is not required, so that water is not required at the time of degassing work, and a cooling means is provided. The melting of the system polymer can be prevented. Since the melting point of the organic polymer used in the resin 5 is higher than that of water, it does not require as much cooling capacity as the conventional neutron shield for a fusion device.
【００４８】このように、軽量化が図られた核融合装置
用中性子遮蔽体を用いることによって、核融合装置用中
性子遮蔽体の取付方法もまた、従来技術による核融合装
置用中性子遮蔽体よりも容易とすることができる。As described above, by using the neutron shield for a fusion device which has been reduced in weight, the method of mounting the neutron shield for a fusion device is also improved as compared with the conventional neutron shield for a fusion device. Can be easy.
【００４９】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態を図７を用いて説明する。(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００５０】図７は、本実施の形態に係る核融合装置用
中性子遮蔽体１の一例を示す断面図であり、図１から図
６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、
ここでは異なる部分についてのみ述べる。FIG. 7 is a sectional view showing an example of the neutron shield 1 for a nuclear fusion device according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. And
Here, only different parts will be described.
【００５１】すなわち、図７は、核融合装置用中性子遮
蔽体１を、真空容器２１の表面に設けられている補強材
９に固定した場合を示す断面図である。That is, FIG. 7 is a sectional view showing a case where the neutron shield 1 for a fusion device is fixed to the reinforcing member 9 provided on the surface of the vacuum vessel 21.
【００５２】このように、核融合装置用中性子遮蔽体１
を、真空容器２１の補強材９に固定するようにしても第
１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができ
る。Thus, the neutron shield 1 for a fusion device
The same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained even if is fixed to the reinforcing member 9 of the vacuum vessel 21.
【００５３】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態を図８および図９を用いて説明する。(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００５４】図８および図９は、本実施の形態に係る核
融合装置用中性子遮蔽体の配置例を示す断面図であり、
図１から図６と同一部分には同一符号を付してその説明
を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。FIGS. 8 and 9 are cross-sectional views showing examples of the arrangement of the neutron shield for a fusion device according to the present embodiment.
1 to 6 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and only different portions will be described here.
【００５５】すなわち、図１および図７では、真空容器
２１と核融合装置用中性子遮蔽体１の間には何も無いの
に対し、図８では，真空容器２１と核融合装置用中性子
遮蔽体１との間に、熱シールド１１を備えている。ま
た，核融合装置用中性子遮蔽体１の外周側にはＨｅガス
により冷却されるフレーム板１０を配置している。な
お、フレーム板１０と熱シールド１１は、核融合装置用
中性子遮蔽体１の種類や構造に関わり無く存在する。ち
なみに、真空容器２１の温度は、常温〜数百℃、フレー
ム板１０の内周側の温度は−２００℃程度、フレーム板
１０の外周側（超伝導コイル２２，２３側）の温度は、
−２７０℃程度である。That is, in FIG. 1 and FIG. 7, there is nothing between the vacuum vessel 21 and the neutron shield 1 for a nuclear fusion device, whereas in FIG. 1, a heat shield 11 is provided. Further, a frame plate 10 cooled by He gas is arranged on the outer peripheral side of the neutron shield 1 for a fusion device. Note that the frame plate 10 and the heat shield 11 exist regardless of the type and structure of the neutron shield 1 for a fusion device. Incidentally, the temperature of the vacuum vessel 21 is from room temperature to several hundred degrees Celsius, the temperature of the inner peripheral side of the frame plate 10 is about -200 ° C., and the temperature of the outer peripheral side (the superconducting coils 22 and 23 side) of the frame plate 10 is
It is about -270 ° C.
【００５６】図８に示すように配置することによって核
融合装置用中性子遮蔽体１は、熱シールド１１により、
真空容器２１からの熱を直接受けることが無くなる。し
たがって、核融合装置用中性子遮蔽体１の温度が上昇す
ることはなく、核融合装置用中性子遮蔽体１の冷却は不
要となる。また，真空容器２１の温度は、核融合装置用
中性子遮蔽体１の使用限界温度に制限されることが無く
なり、真空容器２１のガス抜き上有利となる。By disposing as shown in FIG. 8, the neutron shield 1 for a fusion device is
Heat from the vacuum vessel 21 is not directly received. Accordingly, the temperature of the neutron shield 1 for a fusion device does not rise, and cooling of the neutron shield 1 for a fusion device becomes unnecessary. Further, the temperature of the vacuum vessel 21 is not limited to the limit temperature of use of the neutron shield 1 for a nuclear fusion device, which is advantageous in degassing the vacuum vessel 21.
【００５７】一方、図９は、本実施の形態に係る核融合
装置用中性子遮蔽体の別の配置例を示す断面図であっ
て、核融合装置用中性子遮蔽体１をフレーム板１０の外
周側、即ち超伝導コイル２２，２３に面するように配置
したものである。核融合装置用中性子遮蔽体１を超伝導
コイル２２，２３に取付けるようにしても良い。FIG. 9 is a cross-sectional view showing another example of the arrangement of the neutron shield for a nuclear fusion device according to the present embodiment. That is, they are arranged so as to face the superconducting coils 22 and 23. The neutron shield 1 for a fusion device may be attached to the superconducting coils 22 and 23.
【００５８】図９に示すように配置することによっても
核融合装置用中性子遮蔽体１は、熱シールド１１によ
り、真空容器２１からの熱を直接受けることが無くなる
ので、図８に示すように配置された核融合装置用中性子
遮蔽体１と同様の作用効果を奏することができる。By arranging as shown in FIG. 9, the neutron shield 1 for a fusion device does not directly receive the heat from the vacuum vessel 21 by the heat shield 11, so that it is arranged as shown in FIG. The same operation and effect as the neutron shield 1 for a nuclear fusion device can be obtained.
【００５９】以上、本発明の好適な実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかか
る構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技
術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更
例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及
び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと
了解される。Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such configurations. Within the scope of the invented technical concept of the claims, those skilled in the art will be able to conceive various changes and modifications, and those changes and modifications are also within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs to.
【００６０】[0060]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
まず第１に、有機系高分子によって中性子遮蔽体を構成
し、もって、その構成を簡素化し、製造コストの低減を
図るとともに、軽量化を図ることが可能な核融合装置用
中性子遮蔽体を実現することができる。As described above, according to the present invention,
First, a neutron shield composed of an organic polymer is used, thereby realizing a neutron shield for a fusion device that can simplify the configuration, reduce the manufacturing cost, and reduce the weight. can do.
【００６１】また第２に、中性子の減速効果の高い有機
系高分子によって中性子遮蔽体を構成し、水を不要とす
ることによって、ガス抜き作業時における水抜きを不要
とするとともに、冷却手段を備え、有機系高分子の溶融
を阻止することが可能な核融合装置用中性子遮蔽体を実
現することができる。Secondly, the neutron shielding body is made of an organic polymer having a high neutron moderating effect, thereby eliminating the need for water. Thus, a neutron shield for a fusion device capable of preventing melting of an organic polymer can be realized.
【００６２】更に第３に、上述したように軽量化を図っ
た核融合装置用中性子遮蔽体を用いることによって、核
融合装置への取り付けを容易にすることが可能な核融合
装置用中性子遮蔽体の取付方法を実現することができ
る。Third, a neutron shield for a fusion device which can be easily attached to the fusion device by using the neutron shield for a fusion device which is reduced in weight as described above. Can be realized.
【図１】第１の実施の形態に係る核融合装置用中性子遮
蔽体の一例を示す断面図FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a neutron shield for a fusion device according to a first embodiment.
【図２】第１の実施の形態に係る核融合装置用中性子遮
蔽体の一例を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing an example of a neutron shield for a fusion device according to the first embodiment;
【図３】複数の核融合装置用中性子遮蔽体を配置するこ
とによって真空容器の外周を遮蔽する方法を説明するた
めの模式図FIG. 3 is a schematic view for explaining a method of shielding the outer periphery of a vacuum vessel by disposing a plurality of neutron shields for a fusion device.
【図４】隣接する核融合装置用中性子遮蔽体の接合方法
の例を示す詳細図FIG. 4 is a detailed view showing an example of a method of joining adjacent neutron shields for a fusion device.
【図５】真空容器の外周を核融合装置用中性子遮蔽体で
一体的に覆う方法を説明するための模式図FIG. 5 is a schematic view for explaining a method of integrally covering the outer periphery of the vacuum vessel with a neutron shield for a fusion device.
【図６】ポートの外周を核融合装置用中性子遮蔽体で遮
蔽した場合を説明するための模式図FIG. 6 is a schematic view for explaining a case where the outer periphery of the port is shielded by a neutron shield for a fusion device.
【図７】第２の実施の形態に係る核融合装置用中性子遮
蔽体の一例を示す断面図FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a neutron shield for a fusion device according to the second embodiment.
【図８】第３の実施の形態に係る核融合装置用中性子遮
蔽体の配置例を示す断面図FIG. 8 is a sectional view showing an arrangement example of a neutron shield for a fusion device according to a third embodiment;
【図９】第３の実施の形態に係る核融合装置用中性子遮
蔽体の別の配置例を示す断面図FIG. 9 is a sectional view showing another arrangement example of the neutron shield for a fusion device according to the third embodiment.
【図１０】核融合装置の一例を示す断面図FIG. 10 is a sectional view showing an example of a nuclear fusion device.
【図１１】真空容器の一例を示す斜視図FIG. 11 is a perspective view showing an example of a vacuum container.
【図１２】従来技術による核融合装置用中性子遮蔽体の
詳細構成を示す断面図FIG. 12 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of a neutron shield for a fusion device according to the related art.
１…核融合装置用中性子遮蔽体 ２…固定部 ３…容器 ４…冷却チャンネル ５…レジン ７…型枠 ８…導入口 ９…補強材 １０…フレーム板 １１…熱シールド １２…真空容器側壁面 １３…レジン側壁面 １５…スペーサ ２０…核融合装置 ２１…真空容器 ２２…超伝導トロイダルコイル ２３…超伝導ポロイダルコイル ２５…核融合装置用中性子遮蔽体 ２７…水 ２８…リブ ３０…ポート DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Neutron shield for fusion devices 2 ... Fixed part 3 ... Container 4 ... Cooling channel 5 ... Resin 7 ... Mold 8 ... Inlet 9 ... Reinforcement 10 ... Frame plate 11 ... Heat shield 12 ... Side wall surface of vacuum vessel 13 ... Resin side wall surface 15 ... Spacer 20 ... Fusion device 21 ... Vacuum container 22 ... Superconducting toroidal coil 23 ... Superconducting poloidal coil 25 ... Neutron shield for fusion device 27 ... Water 28 ... Rib 30 ... Port
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上 弘一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Koichi Kami 1-1-1, Wadasaki-cho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo Inside the Mitsubishi Heavy Industries Kobe Shipyard
Claims (8)
るための核融合装置用中性子遮蔽体であって、 有機系高分子を含むことを特徴とする核融合装置用中性
子遮蔽体。A neutron shield for a fusion device for shielding neutrons generated from the fusion device, wherein the neutron shield for a fusion device contains an organic polymer.
蔽体において、 前記核融合装置から発生されるガンマ線のエネルギーに
よって加熱される前記有機系高分子の温度が、所定温度
以上にならないように冷却する冷却手段を備えたことを
特徴とする核融合装置用中性子遮蔽体。2. The neutron shield for a fusion device according to claim 1, wherein the temperature of the organic polymer heated by the energy of gamma rays generated from the fusion device does not exceed a predetermined temperature. A neutron shield for a fusion device, comprising: a cooling means for cooling the neutron.
装置用中性子遮蔽体において、 中性子を吸収する物質である硼素（Ｂ）またはガドリニ
ウム（Ｇｄ）またはカドミウム（Ｃｄ）のうちの少なく
ともいずれかを前記有機系高分子に添加したことを特徴
とする核融合装置用中性子遮蔽体。3. The neutron shield for a fusion device according to claim 1, wherein at least one of boron (B), gadolinium (Gd), and cadmium (Cd), which are substances that absorb neutrons. A neutron shield for a nuclear fusion device, wherein the above is added to the organic polymer.
載の核融合装置用中性子遮蔽体において、 自己消火作用を有する物質である水酸化マグネシウム
（Ｍｇ（ＯＨ）２）または水酸化アルミニウム（Ａｌ
（ＯＨ）３）のうちの少なくともいずれかを前記有機系
高分子に添加したことを特徴とする核融合装置用中性子
遮蔽体。4. The neutron shield for a fusion device according to claim 1, wherein the substance has a self-extinguishing function, magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) or aluminum hydroxide. (Al
A neutron shield for a fusion device, wherein at least one of (OH) 3 ) is added to the organic polymer.
載の核融合装置用中性子遮蔽体において、 前記有機系高分子として、熱硬化性樹脂を用いたことを
特徴とする核融合装置用中性子遮蔽体。5. The neutron shield for a nuclear fusion device according to claim 1, wherein a thermosetting resin is used as the organic polymer. For neutron shield.
蔽体において、 前記熱硬化性樹脂として、エポキシ系樹脂を用いたこと
を特徴とする核融合装置用中性子遮蔽体。6. The neutron shield for a fusion device according to claim 5, wherein an epoxy resin is used as the thermosetting resin.
載の核融合装置用中性子遮蔽体で構成された複数の遮蔽
構造物で、前記核融合装置の周囲を覆うように配置する
ようにしたことを特徴とする核融合装置用中性子遮蔽体
の取付方法。7. A plurality of shielding structures comprising the neutron shield for a fusion device according to any one of claims 1 to 6, and arranged so as to cover the periphery of the fusion device. A method for mounting a neutron shield for a fusion device, characterized in that:
載の核融合装置用中性子遮蔽体を加熱して溶融し、前記
核融合装置を覆う型枠の内部に、前記溶融した核融合装
置用中性子遮蔽体を流し込むことによって前記核融合装
置の周囲に前記核融合装置用中性子遮蔽体を配置するこ
とを特徴とする核融合装置用中性子遮蔽体の取付方法。8. The fusion neutron shield for a fusion device according to claim 1 is heated and melted, and the fused fusion is placed inside a mold covering the fusion device. A method for mounting a neutron shield for a fusion device, wherein the neutron shield for a fusion device is disposed around the fusion device by pouring the neutron shield for the device.
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