JP2810102B2 - 固体水素片射出装置 - Google Patents
固体水素片射出装置Info
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- JP2810102B2 JP2810102B2 JP1107652A JP10765289A JP2810102B2 JP 2810102 B2 JP2810102 B2 JP 2810102B2 JP 1107652 A JP1107652 A JP 1107652A JP 10765289 A JP10765289 A JP 10765289A JP 2810102 B2 JP2810102 B2 JP 2810102B2
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- solid hydrogen
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- pipe
- hydrogen
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
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- Plasma Technology (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核融合装置のプラズマ燃料を供給する固体
水素片射出装置に関する。
水素片射出装置に関する。
従来の装置として、レビユー・オブ・サイエンテイフ
イツク・インスツルメンツ,56巻,6号，（1985年）第117
3頁から第1178頁（Reviem of Scientific Instruments,
Vol.56,No.6（1985）PP1173−1178）に記載されている
ような固体水素片（hydrogenpellet）射出装置が知られ
ている。
イツク・インスツルメンツ,56巻,6号，（1985年）第117
3頁から第1178頁（Reviem of Scientific Instruments,
Vol.56,No.6（1985）PP1173−1178）に記載されている
ような固体水素片（hydrogenpellet）射出装置が知られ
ている。
上記従来技術は水素を液化ないし固化するために、液
体ヘリウムを熱交換ブロツクに供給するようにしてい
た。しかしながら、液体ヘリウムは液体ヘリウム貯槽か
ら固体水素射出装置に至るまでの配管及び上記熱交換ブ
ロツクにおいて蒸発するとき、しばしば圧力の変動を伴
ない、従つて流量も変動し、温度の脈動を表す場合があ
つた。この現象は装置の構成等に依存し、正確な予測が
難しく、温度制御上の問題であつた。
体ヘリウムを熱交換ブロツクに供給するようにしてい
た。しかしながら、液体ヘリウムは液体ヘリウム貯槽か
ら固体水素射出装置に至るまでの配管及び上記熱交換ブ
ロツクにおいて蒸発するとき、しばしば圧力の変動を伴
ない、従つて流量も変動し、温度の脈動を表す場合があ
つた。この現象は装置の構成等に依存し、正確な予測が
難しく、温度制御上の問題であつた。
本発明の目的は上記問題点を排除し、安定な温度制御
を実現することにある。
を実現することにある。
上記目的を達成するために、水素を液化及び固化させ
る３段の熱交換ブロツク，固体水素の押出機構，該固体
水素を所定の大きさの固体水素片に成形するカツタ，該
固体水素片をプラズマ中に打ち込む射出機構，該熱交換
ブロツクを包囲するシールド及び真空容器とを主要機構
部材とする固体水素片射出装置において、液体ヘリウム
の気化ガスを真空断熱移送管を経て上記真空容器内に導
入する配管と、該熱交換ブロツクに分配する配管と、さ
らに上記真空容器外に導出し、弁を経て放出する配管
と、該各熱交換ブロツクに設けた電気ヒータと温度計測
子に配線された温度制御器を特徴としたものである。
る３段の熱交換ブロツク，固体水素の押出機構，該固体
水素を所定の大きさの固体水素片に成形するカツタ，該
固体水素片をプラズマ中に打ち込む射出機構，該熱交換
ブロツクを包囲するシールド及び真空容器とを主要機構
部材とする固体水素片射出装置において、液体ヘリウム
の気化ガスを真空断熱移送管を経て上記真空容器内に導
入する配管と、該熱交換ブロツクに分配する配管と、さ
らに上記真空容器外に導出し、弁を経て放出する配管
と、該各熱交換ブロツクに設けた電気ヒータと温度計測
子に配線された温度制御器を特徴としたものである。
ここで、水素としては核融合に必要な重水素や三重水
素を含むこととする。液体ヘリウムの貯槽の気相部から
送られる気化ヘリウムは、絶対温度４〜5Kであり、途中
の真空断熱移送管での熱侵入によりさらに温度上昇して
熱交換ブロツクに至る。熱交換ブロツクでは単相流の状
態で熱伝達が行われるので、流動不安定性は無い。熱交
換を終えたヘリウムガスは、真空容器外で室温にまで暖
められ、弁によつて流量調整した後、大気又はガス回収
系に放出される。各熱交換ブロツクの温度は、温度計測
子の信号をフイードバツクして、電気ヒータにより加熱
制限する。この間、ヘリウムガス流量は一定に保つこと
が容易なので、温度制御が簡単である。
素を含むこととする。液体ヘリウムの貯槽の気相部から
送られる気化ヘリウムは、絶対温度４〜5Kであり、途中
の真空断熱移送管での熱侵入によりさらに温度上昇して
熱交換ブロツクに至る。熱交換ブロツクでは単相流の状
態で熱伝達が行われるので、流動不安定性は無い。熱交
換を終えたヘリウムガスは、真空容器外で室温にまで暖
められ、弁によつて流量調整した後、大気又はガス回収
系に放出される。各熱交換ブロツクの温度は、温度計測
子の信号をフイードバツクして、電気ヒータにより加熱
制限する。この間、ヘリウムガス流量は一定に保つこと
が容易なので、温度制御が簡単である。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。1,
2、及び３は鋼製の熱交換ブロツクで、いずれも冷却管
が取り付けられている。４は押出ピストン、５は固体水
素、６は水素ガス供給口、７は押出モータである。９は
鋼製のシールド、10は真空容器である。固体水素の射出
部は、カツタ11,加速ガス管12,電磁弁13,射出管14より
なる。15は排気管、16は排気ポンプである。17は輻射熱
をしやへいするシールド９につながる液体窒素の冷却
管、18は分配管19につながる断熱移送管、20は液体ヘリ
ウム貯槽、21は液体ヘリウム、22は気体ヘリウム、23は
ヒータである。24,25、及び26は熱交換ブロツク1,2及び
３に固定されたヒータである。27a,27b,27cは室温部の
配管で、途中に加温部を有していてもよい。28a,28b,28
cは流量調整のできる弁、29a,29b,29cは流量計である。
2、及び３は鋼製の熱交換ブロツクで、いずれも冷却管
が取り付けられている。４は押出ピストン、５は固体水
素、６は水素ガス供給口、７は押出モータである。９は
鋼製のシールド、10は真空容器である。固体水素の射出
部は、カツタ11,加速ガス管12,電磁弁13,射出管14より
なる。15は排気管、16は排気ポンプである。17は輻射熱
をしやへいするシールド９につながる液体窒素の冷却
管、18は分配管19につながる断熱移送管、20は液体ヘリ
ウム貯槽、21は液体ヘリウム、22は気体ヘリウム、23は
ヒータである。24,25、及び26は熱交換ブロツク1,2及び
３に固定されたヒータである。27a,27b,27cは室温部の
配管で、途中に加温部を有していてもよい。28a,28b,28
cは流量調整のできる弁、29a,29b,29cは流量計である。
第２図は、第１図の装置を含めた全体システムであ
る。30はヘリウム加速ガス入口、31と32は固体水素片の
通過を確認するフオトインタラプタ,33は固体水素片の
通路としてのドリフトチユーブ、34は核融合装置内のプ
ラズマである。
る。30はヘリウム加速ガス入口、31と32は固体水素片の
通過を確認するフオトインタラプタ,33は固体水素片の
通路としてのドリフトチユーブ、34は核融合装置内のプ
ラズマである。
以下に、本実施例の作用を述べる。
液体ヘリウム貯槽20中の液体ヘリウム21はヒータ23に
より電気的に加熱され気化する。気化の量は、ヒータ23
の電力を一定に保つことで時間的に常に一定に保持でき
る。気体ヘリウム22はほぼ沸点温度４〜5Kにある。液体
ヘリウム貯槽20を密封しておくと、内部の圧力が上昇
し、気体ヘリウム22は断熱移送管18を通つて分配管19へ
導かれる。この間に、気体ヘリウムの温度は侵入熱のた
め上昇するが、流量を適宜選定することにより熱交換ブ
ロツク1,2、及び３の冷却管入口温度をおよそ10K程度に
することは容易である。熱交換ブロツク1,2,3を出た後
の気体ヘリウムは、室温部の配管27a,27b,27cを経て、
大気中もしくはガス回収系統に放出される。このとき、
弁28a,28b,28cにより、各熱交換ブロツク1,2,3への流量
配分が行われる。各熱交換ブロツク1,2,3の温度は、そ
れぞれのブロツクに取付けた温度計測子の信号をもと
に、設定温度になるよう、各ヒータ24,25,26の出力を制
御する。実験によれば熱交換ブロツクの温度を±0.02K
以内の変動におさえることができた。従つて、各ヒータ
24,25,26の出力を零としたとき、各熱交換ブロツク1,
2、及び３は設定すべき温度より２〜5K程度低くなるよ
う流量を設定するう。
より電気的に加熱され気化する。気化の量は、ヒータ23
の電力を一定に保つことで時間的に常に一定に保持でき
る。気体ヘリウム22はほぼ沸点温度４〜5Kにある。液体
ヘリウム貯槽20を密封しておくと、内部の圧力が上昇
し、気体ヘリウム22は断熱移送管18を通つて分配管19へ
導かれる。この間に、気体ヘリウムの温度は侵入熱のた
め上昇するが、流量を適宜選定することにより熱交換ブ
ロツク1,2、及び３の冷却管入口温度をおよそ10K程度に
することは容易である。熱交換ブロツク1,2,3を出た後
の気体ヘリウムは、室温部の配管27a,27b,27cを経て、
大気中もしくはガス回収系統に放出される。このとき、
弁28a,28b,28cにより、各熱交換ブロツク1,2,3への流量
配分が行われる。各熱交換ブロツク1,2,3の温度は、そ
れぞれのブロツクに取付けた温度計測子の信号をもと
に、設定温度になるよう、各ヒータ24,25,26の出力を制
御する。実験によれば熱交換ブロツクの温度を±0.02K
以内の変動におさえることができた。従つて、各ヒータ
24,25,26の出力を零としたとき、各熱交換ブロツク1,
2、及び３は設定すべき温度より２〜5K程度低くなるよ
う流量を設定するう。
熱交換ブロツク１の温度は、水素ガス供給口６より供
給するガスを重水素とすれば、約19Kに設定して、まず
ガスを液化する。熱交換ブロツク２及び３は重水素の場
合約14Kに設定し、液化した重水素を固化し、固体状態
を維持する。熱交換ブロツク２の中央円筒部で固化した
水素は、押出モータ７により押出ピストン４を下降させ
ながら圧縮し、更に射出部で絞りこみ、カツタ11で所定
の寸法に切り取り、ヘリウムのガス圧を電磁弁13により
急激に導入して、ガス銃のような機構でその固定水素片
を射出管14中に射出する。固体水素片を切取つた残りの
固定水素は排気管15に落下し、温度が上つて気化して排
気ポンプ16より排出される。
給するガスを重水素とすれば、約19Kに設定して、まず
ガスを液化する。熱交換ブロツク２及び３は重水素の場
合約14Kに設定し、液化した重水素を固化し、固体状態
を維持する。熱交換ブロツク２の中央円筒部で固化した
水素は、押出モータ７により押出ピストン４を下降させ
ながら圧縮し、更に射出部で絞りこみ、カツタ11で所定
の寸法に切り取り、ヘリウムのガス圧を電磁弁13により
急激に導入して、ガス銃のような機構でその固定水素片
を射出管14中に射出する。固体水素片を切取つた残りの
固定水素は排気管15に落下し、温度が上つて気化して排
気ポンプ16より排出される。
固体水素片の射出時は、光学的検出手段としてのフオ
トインタラプタ31と32により、その速度も含めて確認で
きる。射出された固体水素片はドリフトチユーブ33を通
つて、核融合装置のプラズマ34の中心部に打ち込まれ
る。固体水素片の打込速度は、加速用のヘリウムガスの
圧力によつて調整できる。
トインタラプタ31と32により、その速度も含めて確認で
きる。射出された固体水素片はドリフトチユーブ33を通
つて、核融合装置のプラズマ34の中心部に打ち込まれ
る。固体水素片の打込速度は、加速用のヘリウムガスの
圧力によつて調整できる。
以上説明したように、本発明によれば、熱交換ブロツ
ク部や冷媒供給管路での液体ヘリウムの沸騰に起因する
流動不安定性の問題を排除したので、熱交換ブロツクの
温度安定性を極めて簡単から高安定に制御することが可
能になつた。
ク部や冷媒供給管路での液体ヘリウムの沸騰に起因する
流動不安定性の問題を排除したので、熱交換ブロツクの
温度安定性を極めて簡単から高安定に制御することが可
能になつた。
第１図は本発明の一実施例を示す部分断面図、第２図は
第１図の実施例を含む全体外観図である。 1,2,3……熱交換ブロツク、４……押出ピストン、５…
…固体水素、９……分配管、18……断熱移送管、22……
気体ヘリウム、24,25,26……ヒータ、27a,27b,27c……
配管、34……プラズマ。
第１図の実施例を含む全体外観図である。 1,2,3……熱交換ブロツク、４……押出ピストン、５…
…固体水素、９……分配管、18……断熱移送管、22……
気体ヘリウム、24,25,26……ヒータ、27a,27b,27c……
配管、34……プラズマ。
フロントページの続き (72)発明者 重中 顕 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 滝沢 照広 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭62−38387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−180885（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−217301（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−110897（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G21B 1/00
Claims (1)
- 【請求項１】水素を液化及び固化させる３段の熱交換ブ
ロツク，固体水素の押出機構，該固体水素を所定の大き
さの固体水素片に成形するカツタ，該固体水素片をプラ
ズマ中に打ち込む射出機構，該熱交換ブロツクを包囲す
るシールド及び真空容器とを主要機構部材とする固体水
素片射出装置において、液体ヘリウムの気化ガスを断熱
移送管を経て上記真空容器内に導入する配管と、該熱交
換ブロツクに分配する配管と、さらに上記真空容器外に
導出し、弁を経て放出する配管と、該各熱交換ブロツク
に設けた電気ヒータ温度計測子に配線された温度制御器
とを特徴とする固体水素片射出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1107652A JP2810102B2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 固体水素片射出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1107652A JP2810102B2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 固体水素片射出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02287287A JPH02287287A (ja) | 1990-11-27 |
| JP2810102B2 true JP2810102B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=14464616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1107652A Expired - Fee Related JP2810102B2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 固体水素片射出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2810102B2 (ja) |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP1107652A patent/JP2810102B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02287287A (ja) | 1990-11-27 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |