JP3058547B2 - 核融合装置 - Google Patents
核融合装置Info
- Publication number
- JP3058547B2 JP3058547B2 JP5332199A JP33219993A JP3058547B2 JP 3058547 B2 JP3058547 B2 JP 3058547B2 JP 5332199 A JP5332199 A JP 5332199A JP 33219993 A JP33219993 A JP 33219993A JP 3058547 B2 JP3058547 B2 JP 3058547B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- furnace
- blanket
- vacuum vessel
- internal structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は核融合装置に係り、特
に、ブランケット等の炉内構造物を持つトカマク型核融
合装置に好適な核融合装置に関するものである。
に、ブランケット等の炉内構造物を持つトカマク型核融
合装置に好適な核融合装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】トカマク型核融合装置は、ドーナツ状の
真空容器、プラズマを閉じ込めるための磁場を発生する
ポロイダル磁場コイル及びトロイダル磁場コイル、プラ
ズマからの中性子を用いてトリチウムを生成するブラン
ケットなどで構成される。
真空容器、プラズマを閉じ込めるための磁場を発生する
ポロイダル磁場コイル及びトロイダル磁場コイル、プラ
ズマからの中性子を用いてトリチウムを生成するブラン
ケットなどで構成される。
【0003】図15に従来のトカマク型核融合装置のト
ロイダル方向(ドーナツの円周方向)に対して垂直な面
における断面図を示す。真空容器2の内部にブランケッ
ト1が配置され、更にその内部にプラズマ5が位置す
る。ブランケット1は、プラズマ内の核融合反応で発生
した中性子を内蔵するトリチウム増殖材に照射すること
でトリチウムを生成すると共に、中性子の遮蔽、及び中
性子の持つエネルギ−を外部に取り出す機能をも果た
す。プラズマ5はポロイダル磁場コイル3及びトロイダ
ル磁場コイル4が作る磁場により位置制御され、ブラン
ケット1の内部に閉じ込められる。プラズマ5は上下方
向32に移動しやすい性質があるので、ブランケット1
のポ−ト穴43の上下部に電気抵抗率が低いシェル41
を設けプラズマ移動時に渦電流が作る磁場によってプラ
ズマの移動を抑制する効果が大きくなるようにしてい
る。以下、トカマク型核融合装置の主半径方向、トロイ
ダル方向、及び上下方向を符号30、31、及び32と
定める。
ロイダル方向(ドーナツの円周方向)に対して垂直な面
における断面図を示す。真空容器2の内部にブランケッ
ト1が配置され、更にその内部にプラズマ5が位置す
る。ブランケット1は、プラズマ内の核融合反応で発生
した中性子を内蔵するトリチウム増殖材に照射すること
でトリチウムを生成すると共に、中性子の遮蔽、及び中
性子の持つエネルギ−を外部に取り出す機能をも果た
す。プラズマ5はポロイダル磁場コイル3及びトロイダ
ル磁場コイル4が作る磁場により位置制御され、ブラン
ケット1の内部に閉じ込められる。プラズマ5は上下方
向32に移動しやすい性質があるので、ブランケット1
のポ−ト穴43の上下部に電気抵抗率が低いシェル41
を設けプラズマ移動時に渦電流が作る磁場によってプラ
ズマの移動を抑制する効果が大きくなるようにしてい
る。以下、トカマク型核融合装置の主半径方向、トロイ
ダル方向、及び上下方向を符号30、31、及び32と
定める。
【0004】図16に、真空容器2をトロイダル方向に
16分割した部分と、その内部に設けられるブランケッ
ト1の分解図を示す。ブランケット1は修理や交換のた
めに真空容器2に設けられたポ−ト6から外に取り出し
やすいように、上下方向32に長い箱型の構造をしてお
り、真空容器2内のトロイダル方向31に並べられる。
トカマク型核融合装置では、変圧器の原理を用いてポ
ロイダル磁場コイル3の二次電流としてプラズマ電流を
発生させるが、炉内構造物のトロイダル方向31の抵抗
値が小さいと、炉内構造物に渦電流が流れプラズマに電
流が流れにくくなるという問題が発生する。更に炉内構
造物のトロイダル方向31の抵抗値が小さいと渦電流が
流れやすくなることから磁場のシ−ルド性が良くなり、
ポロイダル磁場コイル3の発生する磁場がプラズマ5に
到達する時間が長くなるので、プラズマの位置制御性も
悪くなる。
16分割した部分と、その内部に設けられるブランケッ
ト1の分解図を示す。ブランケット1は修理や交換のた
めに真空容器2に設けられたポ−ト6から外に取り出し
やすいように、上下方向32に長い箱型の構造をしてお
り、真空容器2内のトロイダル方向31に並べられる。
トカマク型核融合装置では、変圧器の原理を用いてポ
ロイダル磁場コイル3の二次電流としてプラズマ電流を
発生させるが、炉内構造物のトロイダル方向31の抵抗
値が小さいと、炉内構造物に渦電流が流れプラズマに電
流が流れにくくなるという問題が発生する。更に炉内構
造物のトロイダル方向31の抵抗値が小さいと渦電流が
流れやすくなることから磁場のシ−ルド性が良くなり、
ポロイダル磁場コイル3の発生する磁場がプラズマ5に
到達する時間が長くなるので、プラズマの位置制御性も
悪くなる。
【0005】このような問題を避けるため、従来のブラ
ンケットでは ITER DOCUMENTATIONSERIES, NO.28 "ITER
CONTAINMENT STRUCTURES":IAEA,VIENNA (1991) P120
に記載されているように、隣合うブラケット間を絶縁し
た構造とし、絶縁されたボルトでブランケット間を接続
するという方法が考えられており、トロイダル方向の抵
抗を大きくする設計が行われている。
ンケットでは ITER DOCUMENTATIONSERIES, NO.28 "ITER
CONTAINMENT STRUCTURES":IAEA,VIENNA (1991) P120
に記載されているように、隣合うブラケット間を絶縁し
た構造とし、絶縁されたボルトでブランケット間を接続
するという方法が考えられており、トロイダル方向の抵
抗を大きくする設計が行われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】トカマク型核融合装置
では、生成されたプラズマが急速に消滅するディスラプ
ションと呼ばれる現象が発生する。ディスラプション
は、プラズマ中のある種の不安定性によって誘発される
と考えられており、現状の技術でディスラプションが起
きないようにすることはできない。そのため、装置はデ
ィスラプションが発生しても健全性を保てるように設計
する必要がある。ディスラプションが発生すると、プラ
ズマ中に流れていた大電流が急激に減衰し、プラズマ中
の電流によって保持されていた磁気エネルギ−を保存す
るように真空容器、ブランケット等の導電性構造物に渦
電流が流れる。この渦電流は、プラズマを閉じ込めるた
めに発生していた強力な磁場と相互作用し、強大な電磁
力を導電性構造物に加えることになる。装置の大きさに
もよるが、主半径6mの装置では20ms程度の時間で
プラズマが消滅するディスラプションが発生し、渦電流
及び電磁力は400ms程度の間発生する。
では、生成されたプラズマが急速に消滅するディスラプ
ションと呼ばれる現象が発生する。ディスラプション
は、プラズマ中のある種の不安定性によって誘発される
と考えられており、現状の技術でディスラプションが起
きないようにすることはできない。そのため、装置はデ
ィスラプションが発生しても健全性を保てるように設計
する必要がある。ディスラプションが発生すると、プラ
ズマ中に流れていた大電流が急激に減衰し、プラズマ中
の電流によって保持されていた磁気エネルギ−を保存す
るように真空容器、ブランケット等の導電性構造物に渦
電流が流れる。この渦電流は、プラズマを閉じ込めるた
めに発生していた強力な磁場と相互作用し、強大な電磁
力を導電性構造物に加えることになる。装置の大きさに
もよるが、主半径6mの装置では20ms程度の時間で
プラズマが消滅するディスラプションが発生し、渦電流
及び電磁力は400ms程度の間発生する。
【0007】図17に従来の隣合うブランケット間を電
気的に絶縁した構造における電磁力の解析例を示す。本
解析ではプラズマが22msで消滅するとし、装置の大
きさは主半径6m、小半径2.2mとし、ブランケット
の各面の板厚を20mmとして計算している。渦電流の
流線14は、1本の線が渦電流400kAの流れに相当
するように表示されている。渦電流の流線14の分布か
ら分かるように、渦電流はブランケット1の上下方向3
2を取り巻き、電気抵抗率の低いシェル41にその大部
分が流れる。この渦電流と磁場との相互作用によって、
ブランケットの各面に電磁力が発生する。
気的に絶縁した構造における電磁力の解析例を示す。本
解析ではプラズマが22msで消滅するとし、装置の大
きさは主半径6m、小半径2.2mとし、ブランケット
の各面の板厚を20mmとして計算している。渦電流の
流線14は、1本の線が渦電流400kAの流れに相当
するように表示されている。渦電流の流線14の分布か
ら分かるように、渦電流はブランケット1の上下方向3
2を取り巻き、電気抵抗率の低いシェル41にその大部
分が流れる。この渦電流と磁場との相互作用によって、
ブランケットの各面に電磁力が発生する。
【0008】プラズマ側の面11及び真空容器側の面1
2には、上下方向32の約0.5Tの磁場15による主
半径方向30の電磁力16a及び16bがそれぞれ発生
する。側面13a及び13bには、上下方向32の磁場
15によるトロイダル方向31の電磁力17a及び17
bと、トロイダル方向31の約5Tの磁場18による上
下方向の電磁力19a及び19bとがそれぞれ発生す
る。電磁力16aと16b、17aと17b、19aと
19bはそれぞれ大きさが概略等しく方向が逆向きの力
である。トロイダル方向の磁場18は、上下方向の磁場
15の10倍程度の大きさであり、電磁力を各面毎に積
分したものの大きさを比較すると、電磁力16a、16
b、17a、及び17bが200トン前後であるのに対
し、電磁力19aと19bは2300トン以上となる。
電磁力16aと16b、及び17aと 17bは打ち消
し合うが、側面に発生する電磁力19aと19bは偶力
となり、主半径方向を軸とした大きさ23MNmのモ−
メント力となる。ブランケットの支持はこのような電磁
力に耐える構造としなければならず、特に側面に発生す
る上下方向の電磁力は問題となる可能性が大きい。
2には、上下方向32の約0.5Tの磁場15による主
半径方向30の電磁力16a及び16bがそれぞれ発生
する。側面13a及び13bには、上下方向32の磁場
15によるトロイダル方向31の電磁力17a及び17
bと、トロイダル方向31の約5Tの磁場18による上
下方向の電磁力19a及び19bとがそれぞれ発生す
る。電磁力16aと16b、17aと17b、19aと
19bはそれぞれ大きさが概略等しく方向が逆向きの力
である。トロイダル方向の磁場18は、上下方向の磁場
15の10倍程度の大きさであり、電磁力を各面毎に積
分したものの大きさを比較すると、電磁力16a、16
b、17a、及び17bが200トン前後であるのに対
し、電磁力19aと19bは2300トン以上となる。
電磁力16aと16b、及び17aと 17bは打ち消
し合うが、側面に発生する電磁力19aと19bは偶力
となり、主半径方向を軸とした大きさ23MNmのモ−
メント力となる。ブランケットの支持はこのような電磁
力に耐える構造としなければならず、特に側面に発生す
る上下方向の電磁力は問題となる可能性が大きい。
【0009】また、プラズマに近い位置ほど中性子密度
が大きく発熱量も大きくなることから、ブランケットで
は図17中に示したようにプラズマ側の面11と真空容
器側の面12では数100℃にも及ぶ温度差が生じる。
更に同様な理由から、ブランケットの真空容器側の面1
2と真空容器の間にも100℃前後の温度差が生じる。
隣合うブランケットの側面を全体的に接続すると、温度
差に基づく熱変形の差により熱応力が発生してブランケ
ットの破壊につながる。このことは、ブランケットの真
空容器側の面12と真空容器を接続することにも当ては
まる。
が大きく発熱量も大きくなることから、ブランケットで
は図17中に示したようにプラズマ側の面11と真空容
器側の面12では数100℃にも及ぶ温度差が生じる。
更に同様な理由から、ブランケットの真空容器側の面1
2と真空容器の間にも100℃前後の温度差が生じる。
隣合うブランケットの側面を全体的に接続すると、温度
差に基づく熱変形の差により熱応力が発生してブランケ
ットの破壊につながる。このことは、ブランケットの真
空容器側の面12と真空容器を接続することにも当ては
まる。
【0010】本発明の第1の目的は、ディスラプション
時に炉内構造物の側面に発生する強大な電磁力を低減す
る核融合装置を提供することにある。
時に炉内構造物の側面に発生する強大な電磁力を低減す
る核融合装置を提供することにある。
【0011】本発明の第2の目的は、炉内構造物の温度
差により発生する熱応力を低減する核融合装置を提供す
ることにある。
差により発生する熱応力を低減する核融合装置を提供す
ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、炉内構造物の
トロイダル方向に強い渦電流が流れることを考慮した磁
場制御を用いることで、炉内構造物のトロイダル方向の
一周抵抗値をプラズマ発生時のプラズマ抵抗値の6分の
1以下とした場合でも、プラズマを発生し且つ閉じ込め
ることができる、という発明者らの新しい知見に基づい
て生まれたものである。
トロイダル方向に強い渦電流が流れることを考慮した磁
場制御を用いることで、炉内構造物のトロイダル方向の
一周抵抗値をプラズマ発生時のプラズマ抵抗値の6分の
1以下とした場合でも、プラズマを発生し且つ閉じ込め
ることができる、という発明者らの新しい知見に基づい
て生まれたものである。
【0013】上記第1の目的は、プラズマを囲むように
設置された炉内構造物と、該炉内構造物を囲む真空容器
とを備えた核融合装置において、前記炉内構造物のプラ
ズマ側の面をトロイダル方向に電気的に接続することに
よる磁気シールド手段を設けることで達成できる。
設置された炉内構造物と、該炉内構造物を囲む真空容器
とを備えた核融合装置において、前記炉内構造物のプラ
ズマ側の面をトロイダル方向に電気的に接続することに
よる磁気シールド手段を設けることで達成できる。
【0014】また、第1の目的は、プラズマを囲むよう
に設置された炉内構造物と、該炉内構造物を囲む真空容
器とを備えた核融合装置において、前記炉内構造物のプ
ラズマ側の面に、プラズマのディスラプション時にプラ
ズマ側の面に流れる渦電流の減衰時定数を、プラズマ電
流の減衰時定数より大きくする電気的接続手段を設けた
ことで達成できる。
に設置された炉内構造物と、該炉内構造物を囲む真空容
器とを備えた核融合装置において、前記炉内構造物のプ
ラズマ側の面に、プラズマのディスラプション時にプラ
ズマ側の面に流れる渦電流の減衰時定数を、プラズマ電
流の減衰時定数より大きくする電気的接続手段を設けた
ことで達成できる。
【0015】
【0016】
【0017】また、第1の目的は、プラズマを囲むよう
に設置された炉内構造物と、該炉内構造物を囲む真空容
器とを備えた核融合装置において、前記炉内構造物のプ
ラズマ側を電気的に接続する電気的接続手段を設けるこ
とで達成できる。
に設置された炉内構造物と、該炉内構造物を囲む真空容
器とを備えた核融合装置において、前記炉内構造物のプ
ラズマ側を電気的に接続する電気的接続手段を設けるこ
とで達成できる。
【0018】また、第2の目的は、プラズマを囲むよう
に設置された炉内構造物と、該炉内構造物を囲む真空容
器とを備えた核融合装置において、前記炉内構造物間を
該炉内構造物の熱変形を逃がす接続手段で接続すること
で達成できる。
に設置された炉内構造物と、該炉内構造物を囲む真空容
器とを備えた核融合装置において、前記炉内構造物間を
該炉内構造物の熱変形を逃がす接続手段で接続すること
で達成できる。
【0019】また、上記第1及び第2の目的は、プラズ
マを囲むように設置された炉内構造物と、該炉内構造物
を囲む真空容器とを備えた核融合装置において、前記炉
内構造物のプラズマ側を電気的に接続する電気的接続手
段と、前記炉内構造物の真空容器側を機械的に接続する
機械的接続手段とを設けることで達成できる。
マを囲むように設置された炉内構造物と、該炉内構造物
を囲む真空容器とを備えた核融合装置において、前記炉
内構造物のプラズマ側を電気的に接続する電気的接続手
段と、前記炉内構造物の真空容器側を機械的に接続する
機械的接続手段とを設けることで達成できる。
【0020】また、上記第1及び第2の目的は、プラズ
マを囲むように設置された炉内構造物と、該炉内構造物
を囲む真空容器とを備えた核融合装置において、前記炉
内構造物のプラズマ側を電気的に接続し且つ熱変形を逃
がす電気的接続手段と、前記炉内構造物の真空容器側を
機械的に接続する機械的接続手段とを設けることで達成
できる。
マを囲むように設置された炉内構造物と、該炉内構造物
を囲む真空容器とを備えた核融合装置において、前記炉
内構造物のプラズマ側を電気的に接続し且つ熱変形を逃
がす電気的接続手段と、前記炉内構造物の真空容器側を
機械的に接続する機械的接続手段とを設けることで達成
できる。
【0021】また、上記第1及び第2の目的は、プラズ
マを囲むように設置された炉内構造物と、該炉内構造物
を囲む真空容器とを備えた核融合装置において、前記炉
内構造物のプラズマ側を電気的及び機械的に接続する接
続手段を設けることで達成できる。
マを囲むように設置された炉内構造物と、該炉内構造物
を囲む真空容器とを備えた核融合装置において、前記炉
内構造物のプラズマ側を電気的及び機械的に接続する接
続手段を設けることで達成できる。
【0022】
【作用】本発明によれば、ディスラプションによって発
生する磁場変動を磁気シ−ルド手段がシ−ルドすること
により、この磁場変動で炉内構造物に発生する渦電流を
減少できるので、この渦電流が原因で炉内構造物に発生
する強大な電磁力を低減することができる。
生する磁場変動を磁気シ−ルド手段がシ−ルドすること
により、この磁場変動で炉内構造物に発生する渦電流を
減少できるので、この渦電流が原因で炉内構造物に発生
する強大な電磁力を低減することができる。
【0023】また、炉内構造物に発生する渦電流をプラ
ズマ電流の時定数以上の時定数で減衰させることによっ
ても、上記と同様のシールド効果を得ることができる。
ズマ電流の時定数以上の時定数で減衰させることによっ
ても、上記と同様のシールド効果を得ることができる。
【0024】また、炉内構造物の主半径方向に流れる渦
電流を減少させるか、或いは、炉内構造物のトロイダル
方向に流れる渦電流を増加させることにより、炉内構造
物の側面に発生する強大な電磁力の原因となる主半径方
向の渦電流を減少できるので、強大な電磁力を低減する
ことができる。
電流を減少させるか、或いは、炉内構造物のトロイダル
方向に流れる渦電流を増加させることにより、炉内構造
物の側面に発生する強大な電磁力の原因となる主半径方
向の渦電流を減少できるので、強大な電磁力を低減する
ことができる。
【0025】また、電気的接続手段が炉内構造物のプラ
ズマ側を電気的に接続することにより、炉内構造物の側
面に発生する強大な電磁力の原因となる主半径方向の渦
電流を減少できるので、強大な電磁力を低減することが
できる。
ズマ側を電気的に接続することにより、炉内構造物の側
面に発生する強大な電磁力の原因となる主半径方向の渦
電流を減少できるので、強大な電磁力を低減することが
できる。
【0026】また、炉内構造物間を熱変形を逃がす接続
手段で接続することにより、炉内構造物の温度差に基づ
く熱変形を許容できるので、熱応力を低減することがで
きる。 また、炉内構造物のプラズマ側を電気的に接続
する電気的接続手段と、真空容器側を機械的に接続する
機械的接続手段とを設けることにより、電気的接続手段
が主半径方向の渦電流を減少し強大な電磁力を低減でき
ると共に、機械的接続手段で機械的に接続していないプ
ラズマ側がブランケットの温度差に基づく熱変形を許容
し熱応力を低減することもできる。
手段で接続することにより、炉内構造物の温度差に基づ
く熱変形を許容できるので、熱応力を低減することがで
きる。 また、炉内構造物のプラズマ側を電気的に接続
する電気的接続手段と、真空容器側を機械的に接続する
機械的接続手段とを設けることにより、電気的接続手段
が主半径方向の渦電流を減少し強大な電磁力を低減でき
ると共に、機械的接続手段で機械的に接続していないプ
ラズマ側がブランケットの温度差に基づく熱変形を許容
し熱応力を低減することもできる。
【0027】また、炉内構造物のプラズマ側を電気的に
接続し且つ熱変形を逃がす電気的接続手段と、真空容器
側を機械的に接続する機械的接続手段とを設けることに
よっても、上記と同様の効果を得ることができる。
接続し且つ熱変形を逃がす電気的接続手段と、真空容器
側を機械的に接続する機械的接続手段とを設けることに
よっても、上記と同様の効果を得ることができる。
【0028】また、炉内構造物のプラズマ側を電気的及
び機械的に接続することにより、主半径方向の渦電流を
減少し強大な電磁力を低減できると共に、機械的に接続
していない真空容器側がブランケットの温度差に基づく
熱変形を許容し熱応力を低減することもできる。
び機械的に接続することにより、主半径方向の渦電流を
減少し強大な電磁力を低減できると共に、機械的に接続
していない真空容器側がブランケットの温度差に基づく
熱変形を許容し熱応力を低減することもできる。
【0029】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図2に本発明に係るトカマク型核融合装置の全体
図を示す。トカマク型核融合装置は、真空容器2、ポロ
イダル磁場コイル3、トロイダル磁場コイル4、プラズ
マ加熱装置45、ブランケット1などの導電性構造物か
らなる。真空容器2は、ブランケット1の交換、プラズ
マ5の加熱、真空排気などのための複数のポ−ト6を有
する。トカマク型核融合装置では、ポロイダル磁場コイ
ル3及びトロイダル磁場コイル4に図示していない電源
から電流を流すことによりト−ラス状の真空容器2内に
強力な磁場を発生し、その磁場によってプラズマ5を閉
じ込める。プラズマ5は、中性粒子ビ−ム入射装置や高
周波加熱装置などのプラズマ加熱装置45によって高温
に加熱され、加熱されたプラズマ中の核融合反応によっ
て中性子が発生する。ブランケット1は、内蔵するトリ
チウム増殖材に中性子を照射してトリチウムを生成する
と共に、中性子を遮蔽する、及び中性子のもつエネルギ
−を熱エネルギ−として外部に取り出す機能を有する。
する。図2に本発明に係るトカマク型核融合装置の全体
図を示す。トカマク型核融合装置は、真空容器2、ポロ
イダル磁場コイル3、トロイダル磁場コイル4、プラズ
マ加熱装置45、ブランケット1などの導電性構造物か
らなる。真空容器2は、ブランケット1の交換、プラズ
マ5の加熱、真空排気などのための複数のポ−ト6を有
する。トカマク型核融合装置では、ポロイダル磁場コイ
ル3及びトロイダル磁場コイル4に図示していない電源
から電流を流すことによりト−ラス状の真空容器2内に
強力な磁場を発生し、その磁場によってプラズマ5を閉
じ込める。プラズマ5は、中性粒子ビ−ム入射装置や高
周波加熱装置などのプラズマ加熱装置45によって高温
に加熱され、加熱されたプラズマ中の核融合反応によっ
て中性子が発生する。ブランケット1は、内蔵するトリ
チウム増殖材に中性子を照射してトリチウムを生成する
と共に、中性子を遮蔽する、及び中性子のもつエネルギ
−を熱エネルギ−として外部に取り出す機能を有する。
【0030】図3は、本発明の一実施例に係る電磁力低
減法を適用したプランケットに働く電磁力の解析説明図
である。この計算は、図17の従来技術のブランケット
に発生する電磁力を計算したものと同一条件で行ってい
る。本実施例に係るブランケットでは、例えば図6に示
すように隣合うブランケットのプラズマ側の面11をト
ロイダル方向31に電気的に接続した構造としている。
この接続によって、プラズマ側の面11には渦電流がプ
ランケット間を渡ってトロイダル方向に流れることが可
能となる。渦電流の流線14の分布から分かるように、
大部分がプラズマ側の面11をトロイダル方向31に流
れる渦電流となる。更に渦電流は電気抵抗率の低いシェ
ル41に集中している。この渦電流と上下方向32の磁
場15との相互作用によって、主半径方向の電磁力20
が発生し、その大きさはプラズマ側の面11全体で積分
すると約400トンとなる。側面13に発生する電磁力
はこの値の1/10以下である。プラズマ側の面11に
発生する電磁力20は、従来技術でのブランケットのプ
ラズマ側の面に発生する電磁力の2倍となっているが、
側面に発生する電磁力は、プラズマ側の面を接続するこ
とで1/50以下に減少することが分かる。
減法を適用したプランケットに働く電磁力の解析説明図
である。この計算は、図17の従来技術のブランケット
に発生する電磁力を計算したものと同一条件で行ってい
る。本実施例に係るブランケットでは、例えば図6に示
すように隣合うブランケットのプラズマ側の面11をト
ロイダル方向31に電気的に接続した構造としている。
この接続によって、プラズマ側の面11には渦電流がプ
ランケット間を渡ってトロイダル方向に流れることが可
能となる。渦電流の流線14の分布から分かるように、
大部分がプラズマ側の面11をトロイダル方向31に流
れる渦電流となる。更に渦電流は電気抵抗率の低いシェ
ル41に集中している。この渦電流と上下方向32の磁
場15との相互作用によって、主半径方向の電磁力20
が発生し、その大きさはプラズマ側の面11全体で積分
すると約400トンとなる。側面13に発生する電磁力
はこの値の1/10以下である。プラズマ側の面11に
発生する電磁力20は、従来技術でのブランケットのプ
ラズマ側の面に発生する電磁力の2倍となっているが、
側面に発生する電磁力は、プラズマ側の面を接続するこ
とで1/50以下に減少することが分かる。
【0031】これは、プラズマ側の面をトロイダル方向
に接続することで、プラズマ側の面がディスラプション
で発生する変動磁場をシ−ルドし、ブランケットを取り
囲むように発生する渦電流が発生するのを押さえるため
である。このような効果が現れるためには、プラズマ側
の面を流れる渦電流の減衰時定数を、ディスラプション
時のプラズマ電流の減衰時定数よりも大きくすることが
必要である。更に言い替えるとプラズマ側の面にトロイ
ダル方向の渦電流を流れやすくすることによって、側面
に発生する主半径方向の渦電流が減少し、それに伴う上
下方向の電磁力が減少することになる。
に接続することで、プラズマ側の面がディスラプション
で発生する変動磁場をシ−ルドし、ブランケットを取り
囲むように発生する渦電流が発生するのを押さえるため
である。このような効果が現れるためには、プラズマ側
の面を流れる渦電流の減衰時定数を、ディスラプション
時のプラズマ電流の減衰時定数よりも大きくすることが
必要である。更に言い替えるとプラズマ側の面にトロイ
ダル方向の渦電流を流れやすくすることによって、側面
に発生する主半径方向の渦電流が減少し、それに伴う上
下方向の電磁力が減少することになる。
【0032】この電磁力低減構造を適用したブランケッ
トに発生する電磁力は、プラズマ側の面に発生している
主半径方向の電磁力が主となり、トロイダル方向に一周
した円筒状の構造とすることで主半径方向の力に対する
耐久性を強化することができる。更に、実際には円筒状
の構造以外に側面に発生する上下方向の電磁力に対する
補強が必要となるので、プラズマ側の面に発生している
主半径方向の電磁力よりも側面に発生する上下方向の電
磁力を小さくすることが望ましい。図17で説明したよ
うに、トロイダル方向の磁場18は上下方向の磁場15
の約10倍である。そのため、ブランケットのプラズマ
側の面11に流れるトロイダル方向31の渦電流を側面
13に流れる主半径方向の渦電流の10倍以上としたと
きに、プラズマ側の面に発生する主半径方向の電磁力が
側面に発生する上下方向の電磁力よりも大きくなり、ブ
ランケットを円筒状の構造とすることで支持できる。
トに発生する電磁力は、プラズマ側の面に発生している
主半径方向の電磁力が主となり、トロイダル方向に一周
した円筒状の構造とすることで主半径方向の力に対する
耐久性を強化することができる。更に、実際には円筒状
の構造以外に側面に発生する上下方向の電磁力に対する
補強が必要となるので、プラズマ側の面に発生している
主半径方向の電磁力よりも側面に発生する上下方向の電
磁力を小さくすることが望ましい。図17で説明したよ
うに、トロイダル方向の磁場18は上下方向の磁場15
の約10倍である。そのため、ブランケットのプラズマ
側の面11に流れるトロイダル方向31の渦電流を側面
13に流れる主半径方向の渦電流の10倍以上としたと
きに、プラズマ側の面に発生する主半径方向の電磁力が
側面に発生する上下方向の電磁力よりも大きくなり、ブ
ランケットを円筒状の構造とすることで支持できる。
【0033】尚、上述した解析は、プランケット間を電
気的に接続した実施例についてであるが、同様の効果
は、プラズマとブランケットの間にディスラプションに
よって発生する磁場変動をシ−ルドするための導電性構
造物を設けることでも得られることは勿論である。
気的に接続した実施例についてであるが、同様の効果
は、プラズマとブランケットの間にディスラプションに
よって発生する磁場変動をシ−ルドするための導電性構
造物を設けることでも得られることは勿論である。
【0034】上記のブランケットに発生する電磁力の低
減法を採用すると、プラズマ側の面に発生する電磁力は
増加する。その電磁力の方向は主半径方向であり、プラ
ズマ側の面11に対して垂直である。図1は上下方向に
長いブランケット1の上下方向に垂直な断面を示してい
るが、プラズマ側の面11は中性子の透過率を考えると
板厚を10mm以下とする必要がある。真空容器側の面
12ではこのような制約が無いことから板厚を50mm
程度に厚くできる。このため、板厚が薄いプラズマ側の
面11では電磁力に対して何らかの補強構造を設けるの
が望ましい。この補強構造として、プラズマ側の面11
と板厚の厚い真空容器側の面12との間に補強材23を
渡し接続する構造が効果的である。この補強によってブ
ランケットのプラズマ側の面11は主半径方向30の変
形を抑制され、プラズマ側の面に発生する主半径方向の
電磁力に対して強い構造とすることができる。
減法を採用すると、プラズマ側の面に発生する電磁力は
増加する。その電磁力の方向は主半径方向であり、プラ
ズマ側の面11に対して垂直である。図1は上下方向に
長いブランケット1の上下方向に垂直な断面を示してい
るが、プラズマ側の面11は中性子の透過率を考えると
板厚を10mm以下とする必要がある。真空容器側の面
12ではこのような制約が無いことから板厚を50mm
程度に厚くできる。このため、板厚が薄いプラズマ側の
面11では電磁力に対して何らかの補強構造を設けるの
が望ましい。この補強構造として、プラズマ側の面11
と板厚の厚い真空容器側の面12との間に補強材23を
渡し接続する構造が効果的である。この補強によってブ
ランケットのプラズマ側の面11は主半径方向30の変
形を抑制され、プラズマ側の面に発生する主半径方向の
電磁力に対して強い構造とすることができる。
【0035】前述したように、プランケットにはプラズ
マ側と真空容器側で温度差が数100℃にも達する。そ
のため、隣合うブランケットの側面全体を機械的に接続
して固定すると、温度差により熱応力が発生してしま
う。そこで本実施例では、ブランケット間の機械的な接
続箇所を、プラズマ側または真空容器側の一方とし、他
方の熱膨張の差による変位を逃がす構成とする。これに
より、熱応力の発生を減少することができる。
マ側と真空容器側で温度差が数100℃にも達する。そ
のため、隣合うブランケットの側面全体を機械的に接続
して固定すると、温度差により熱応力が発生してしま
う。そこで本実施例では、ブランケット間の機械的な接
続箇所を、プラズマ側または真空容器側の一方とし、他
方の熱膨張の差による変位を逃がす構成とする。これに
より、熱応力の発生を減少することができる。
【0036】本実施例は、上記のようないくつかの手段
を用いて、ディスラプション時にブランケットの側面に
発生する電磁力を減少し、且つブランケットのプラズマ
側の面を10mm以下の板厚とすることを可能とし、ブ
ランケットに発生する温度差による熱応力の発生を低減
できる。
を用いて、ディスラプション時にブランケットの側面に
発生する電磁力を減少し、且つブランケットのプラズマ
側の面を10mm以下の板厚とすることを可能とし、ブ
ランケットに発生する温度差による熱応力の発生を低減
できる。
【0037】以下、図1を用いて本発明の第1の実施例
をより詳細に説明する。図1は、第1の実施例による核
融合装置のブランケットの構造図であり、上下方向に長
いブランケット1の上下方向に垂直な水平断面図であ
る。真空容器2内にトロイダル方向31に並べられた複
数(図では5つだけ表示)のブランケット1は、隣合う
ブランケットのプラズマ側の面11が電気的接続部21
で電気的にのみ接続され、真空容器側の面12が機械的
接続部22により機械的に接続されている。電気的接続
部21では、機械的な接続は行わない構成となってお
り、ブランケット間の隙間が自由に変化できるようにな
っている。ブランケット1内には、プラズマ側の面11
と真空容器側の面12を接続する補強材23を設けてい
る。
をより詳細に説明する。図1は、第1の実施例による核
融合装置のブランケットの構造図であり、上下方向に長
いブランケット1の上下方向に垂直な水平断面図であ
る。真空容器2内にトロイダル方向31に並べられた複
数(図では5つだけ表示)のブランケット1は、隣合う
ブランケットのプラズマ側の面11が電気的接続部21
で電気的にのみ接続され、真空容器側の面12が機械的
接続部22により機械的に接続されている。電気的接続
部21では、機械的な接続は行わない構成となってお
り、ブランケット間の隙間が自由に変化できるようにな
っている。ブランケット1内には、プラズマ側の面11
と真空容器側の面12を接続する補強材23を設けてい
る。
【0038】電気的接続部21の具体的な構造例を図4
に示す。電気的接続部では、ブランケットのプラズマ側
の面11の表面が摺動可能な導電性構造物24によって
電気的に接続される。板状の導電性構造物24はトロイ
ダル方向31に長い長穴46を持ち、その長穴46を貫
通するボルト25によって各ブランケットのプラズマ側
の面11に接触するように押さえつけられる。導電性構
造物24とボルト25の接触面にはベアリング26を設
けて摺動可能とし、摺動時にボルトに発生する曲がり応
力を減少させるようにしている。この固定方法では導電
性構造物24は、ブランケットのプラズマ側の面11上
をトロイダル方向に移動でき、更にボルト25を中心に
回転することができるので、ブランケット間のトロイダ
ル方向及び上下方向の熱変形を許容しながら電気的な接
続を行うことができる。
に示す。電気的接続部では、ブランケットのプラズマ側
の面11の表面が摺動可能な導電性構造物24によって
電気的に接続される。板状の導電性構造物24はトロイ
ダル方向31に長い長穴46を持ち、その長穴46を貫
通するボルト25によって各ブランケットのプラズマ側
の面11に接触するように押さえつけられる。導電性構
造物24とボルト25の接触面にはベアリング26を設
けて摺動可能とし、摺動時にボルトに発生する曲がり応
力を減少させるようにしている。この固定方法では導電
性構造物24は、ブランケットのプラズマ側の面11上
をトロイダル方向に移動でき、更にボルト25を中心に
回転することができるので、ブランケット間のトロイダ
ル方向及び上下方向の熱変形を許容しながら電気的な接
続を行うことができる。
【0039】図5は、電気的接続部21の他の具体的な
構造例を示す。この実施例では、接続に用いる導電性構
造物として、ピストン状の構造物27aとシリンダ−状
の構造物27bを組み合わせて伸縮自在な構造とし、各
ブランケットのプラズマ側の面11にボルト25で固定
される。その固定部ではボルト25を中心に回転が可能
な構造にすることにより、図4で説明した実施例と同様
な効果を期待できる。
構造例を示す。この実施例では、接続に用いる導電性構
造物として、ピストン状の構造物27aとシリンダ−状
の構造物27bを組み合わせて伸縮自在な構造とし、各
ブランケットのプラズマ側の面11にボルト25で固定
される。その固定部ではボルト25を中心に回転が可能
な構造にすることにより、図4で説明した実施例と同様
な効果を期待できる。
【0040】尚、電気的接続部21は上記した実施例以
外でも隣合うブランケットの間隔が自由に変化でき、且
つ電気的な接続が可能な構造であれば同様な効果が期待
できる。
外でも隣合うブランケットの間隔が自由に変化でき、且
つ電気的な接続が可能な構造であれば同様な効果が期待
できる。
【0041】電気的接続部21の設置位置は渦電流が強
く流れる位置とすることが効果的である。図3で説明し
たように、シェルに渦電流が強く流れるため、電気的接
続部21を図6に示すようにシェルのあるポ−ト穴43
の上部付近及び下部付近に設け、隣合うブランケット1
のシェル41をトロイダル方向31に接続することが重
要である。ここでの電気的接続部21は図4または図5
で説明した構造を用いる。更に、シェル以外にも渦電流
がある程度流れることから、電気的接続部21を渦電流
の大きさに応じて設ける必要がある。その観点から、上
下方向32におけるポ−ト穴43のある領域では流れる
渦電流が小さいので、図6中の点線で囲んだ領域44な
どでは、電気的接続部を設ける必要性は小さい。
く流れる位置とすることが効果的である。図3で説明し
たように、シェルに渦電流が強く流れるため、電気的接
続部21を図6に示すようにシェルのあるポ−ト穴43
の上部付近及び下部付近に設け、隣合うブランケット1
のシェル41をトロイダル方向31に接続することが重
要である。ここでの電気的接続部21は図4または図5
で説明した構造を用いる。更に、シェル以外にも渦電流
がある程度流れることから、電気的接続部21を渦電流
の大きさに応じて設ける必要がある。その観点から、上
下方向32におけるポ−ト穴43のある領域では流れる
渦電流が小さいので、図6中の点線で囲んだ領域44な
どでは、電気的接続部を設ける必要性は小さい。
【0042】電気的接続部21とブランケットのプラズ
マ側の面11がトロイダル方向に一周した磁気シ−ルド
を形成し、ディスラプション時に発生する変動磁場を磁
気的にシ−ルドすることでブランケットに発生する電磁
力が減少する。その磁気的なシ−ルド効果が発生するた
めには、電気的接続部21とブランケットのプラズマ側
の面11をトロイダル方向に流れる渦電流の減衰時定数
がディスラプションの時定数と比べ同程度又はそれより
大きくなければならない。このときの渦電流の減衰時定
数は、電気的接続部21がプラズマ側の面11と比べて
狭いため、プラズマ側の面の板厚で決定される。プラズ
マ側の面11がステンレスの板厚10mmであるとする
と、主半径6mの装置では渦電流の減衰時定数は200
ms程度になり、ディスラプションの時定数の10倍程
度と十分に大きい。このことから磁気シ−ルド効果が十
分に期待できる。
マ側の面11がトロイダル方向に一周した磁気シ−ルド
を形成し、ディスラプション時に発生する変動磁場を磁
気的にシ−ルドすることでブランケットに発生する電磁
力が減少する。その磁気的なシ−ルド効果が発生するた
めには、電気的接続部21とブランケットのプラズマ側
の面11をトロイダル方向に流れる渦電流の減衰時定数
がディスラプションの時定数と比べ同程度又はそれより
大きくなければならない。このときの渦電流の減衰時定
数は、電気的接続部21がプラズマ側の面11と比べて
狭いため、プラズマ側の面の板厚で決定される。プラズ
マ側の面11がステンレスの板厚10mmであるとする
と、主半径6mの装置では渦電流の減衰時定数は200
ms程度になり、ディスラプションの時定数の10倍程
度と十分に大きい。このことから磁気シ−ルド効果が十
分に期待できる。
【0043】また、図1の機械的接続部22はブランケ
ット1を設置後、溶接などを用いた接続が可能である。
しかし、機械的接続部22付近は作業領域が狭く、溶接
などを行うことは困難である。従って、機械的接続部2
2では、図7に示すようなブランケット1の真空容器側
の面12間をボルト25で接続する方法が有利である。
この接続法では、ボルト25をマニピュレ−タ−等を用
いて遠隔で二つのブランケットにねじ込ませ、ボルト2
5同士を溶接で接続する。
ット1を設置後、溶接などを用いた接続が可能である。
しかし、機械的接続部22付近は作業領域が狭く、溶接
などを行うことは困難である。従って、機械的接続部2
2では、図7に示すようなブランケット1の真空容器側
の面12間をボルト25で接続する方法が有利である。
この接続法では、ボルト25をマニピュレ−タ−等を用
いて遠隔で二つのブランケットにねじ込ませ、ボルト2
5同士を溶接で接続する。
【0044】機械的接続部22を溶接を用いたり、上記
したボルトを用いて電気的及び機械的に接続すること
で、炉内構造物のトロイダル方向の一周抵抗が減少し過
ぎてプラズマの制御性が低下したり、制御が不可能にな
るような場合には、従来技術で説明したように隣合うブ
ランケットを絶縁したボルトで機械的に接続することが
必要になる。しかし、現在の制御技術を用いた装置で
は、トロイダル方向の抵抗値の減少により制御が不可能
になる抵抗値は主半径6mの装置で4μΩよりも低い値
であり、ブランケットの板厚にもよるが、真空容器側の
面を電気的に接続しても4μΩよりも低い抵抗値にはな
らないので、特に問題はない。
したボルトを用いて電気的及び機械的に接続すること
で、炉内構造物のトロイダル方向の一周抵抗が減少し過
ぎてプラズマの制御性が低下したり、制御が不可能にな
るような場合には、従来技術で説明したように隣合うブ
ランケットを絶縁したボルトで機械的に接続することが
必要になる。しかし、現在の制御技術を用いた装置で
は、トロイダル方向の抵抗値の減少により制御が不可能
になる抵抗値は主半径6mの装置で4μΩよりも低い値
であり、ブランケットの板厚にもよるが、真空容器側の
面を電気的に接続しても4μΩよりも低い抵抗値にはな
らないので、特に問題はない。
【0045】本実施例によるブランケットでは、プラズ
マ側の面11に垂直方向の電磁力がディスラプション時
に発生する。この大きさは従来技術のブランケットの2
倍程度であることから、本実施例ではその電磁力に対す
る補強として、プラズマ側の面11と真空容器側の面1
2を接続する補強材23を設けている。プラズマ側の面
11に発生する電磁力は、主半径方向であるため、補強
材23はトロイダル方向31に垂直な板状のものとし、
ブランケットの上下方向の全領域又は発生する電磁力の
大きいシェル部に入れることが必要である。図1には、
補強材23をブランケットのトロイダル方向31に対し
て中心にのみ入れた構造を示しているが、ブランケット
のプラズマ側の面11の板厚が10mm又はそれ以下で
ある場合には、トロイダル方向において2個所或いはそ
れ以上とする必要がある。
マ側の面11に垂直方向の電磁力がディスラプション時
に発生する。この大きさは従来技術のブランケットの2
倍程度であることから、本実施例ではその電磁力に対す
る補強として、プラズマ側の面11と真空容器側の面1
2を接続する補強材23を設けている。プラズマ側の面
11に発生する電磁力は、主半径方向であるため、補強
材23はトロイダル方向31に垂直な板状のものとし、
ブランケットの上下方向の全領域又は発生する電磁力の
大きいシェル部に入れることが必要である。図1には、
補強材23をブランケットのトロイダル方向31に対し
て中心にのみ入れた構造を示しているが、ブランケット
のプラズマ側の面11の板厚が10mm又はそれ以下で
ある場合には、トロイダル方向において2個所或いはそ
れ以上とする必要がある。
【0046】尚、補強材は板状のものに限らず、プラズ
マ側の面11と真空容器側の面12を接続するものであ
れば同様な効果が得られることは勿論である。
マ側の面11と真空容器側の面12を接続するものであ
れば同様な効果が得られることは勿論である。
【0047】本実施例の補強構造を施したブランケット
の構成例を図8,9に示す。図8,9は共に上下方向に
長いブランケット1の上下方向に垂直な水平断面図を示
す。図8はトリチウム増殖材7が上下方向に長い層状に
なったもで、図9はトリチウム増殖材7が上下方向に長
いピン8の中に入れられたものを示している。中性子密
度が高いプラズマ側の方が、冷却効率が良くなるように
層は薄くピンは細くなっている。いずれの構造でもブラ
ンケット内部にはトリチウム増殖材7以外に、核融合反
応によって発生した中性子を増加する中性子増倍材9、
トリチウム生成時に発生する熱を取り出すための冷却材
10などがある。現在のブランケットの設計では、トリ
チウム増殖材にLiZrO3、中性子増倍材にBe、冷却材にH2
Oが考えられていて、それらは強度的な補強材とはなり
えず、何れの構造においてもブランケットは中空の箱型
構造物であると考えることができる。そこで、図8と図
9では、トロイダル方向31に垂直な板状の補強材23
を設置しているが、構造が複雑になり製作性が低下する
などの問題は特に発生しない。
の構成例を図8,9に示す。図8,9は共に上下方向に
長いブランケット1の上下方向に垂直な水平断面図を示
す。図8はトリチウム増殖材7が上下方向に長い層状に
なったもで、図9はトリチウム増殖材7が上下方向に長
いピン8の中に入れられたものを示している。中性子密
度が高いプラズマ側の方が、冷却効率が良くなるように
層は薄くピンは細くなっている。いずれの構造でもブラ
ンケット内部にはトリチウム増殖材7以外に、核融合反
応によって発生した中性子を増加する中性子増倍材9、
トリチウム生成時に発生する熱を取り出すための冷却材
10などがある。現在のブランケットの設計では、トリ
チウム増殖材にLiZrO3、中性子増倍材にBe、冷却材にH2
Oが考えられていて、それらは強度的な補強材とはなり
えず、何れの構造においてもブランケットは中空の箱型
構造物であると考えることができる。そこで、図8と図
9では、トロイダル方向31に垂直な板状の補強材23
を設置しているが、構造が複雑になり製作性が低下する
などの問題は特に発生しない。
【0048】尚、ブランケット内部構造としては上記し
た構造に限らず、補強材23との干渉がすくない構造で
あることが重要である。
た構造に限らず、補強材23との干渉がすくない構造で
あることが重要である。
【0049】図10は、本発明の第2の実施例を示す図
である。本実施例では、上下方向32に長いブランケッ
ト1のプラズマ側に、トロイダル方向31に連続するシ
−ルド板42を設ける。同図では、シ−ルド板42はト
ロイダル方向に1/3周しか示していないが、実際には
1周連続するシ−ルド板42を設ける。シ−ルド板42
にはトロイダル方向31に長い長穴46を設け、その長
穴46を貫通するボルト25によって、シ−ルド板42
はブランケットのプラズマ側の面11に固定される。更
にシ−ルド板42とブランケットのプラズマ側の面11
との間には隙間47を設ける。この固定によれば、シ−
ルド板42はブランケットのプラズマ側の面11とトロ
イダル方向31及び主半径方向30に独立に移動でき
る。尚、シ−ルド板42とブランケットのプラズマ側の
面11との間の電気的な接続の有無は電磁力の低減効果
には関係しない。
である。本実施例では、上下方向32に長いブランケッ
ト1のプラズマ側に、トロイダル方向31に連続するシ
−ルド板42を設ける。同図では、シ−ルド板42はト
ロイダル方向に1/3周しか示していないが、実際には
1周連続するシ−ルド板42を設ける。シ−ルド板42
にはトロイダル方向31に長い長穴46を設け、その長
穴46を貫通するボルト25によって、シ−ルド板42
はブランケットのプラズマ側の面11に固定される。更
にシ−ルド板42とブランケットのプラズマ側の面11
との間には隙間47を設ける。この固定によれば、シ−
ルド板42はブランケットのプラズマ側の面11とトロ
イダル方向31及び主半径方向30に独立に移動でき
る。尚、シ−ルド板42とブランケットのプラズマ側の
面11との間の電気的な接続の有無は電磁力の低減効果
には関係しない。
【0050】プラズマに近い位置にあるシ−ルド板42
には、プラズマから到達する中性子密度が高くブランケ
ットのプラズマ側の面11と比べ温度が高くなる。しか
し、上記したシ−ルド板の固定法では、シ−ルド板42
はブランケットのプラズマ側の面11とトロイダル方向
31及び主半径方向30に独立に移動できることから、
両者の温度差による熱変形の違いによる熱応力は発生し
ない。
には、プラズマから到達する中性子密度が高くブランケ
ットのプラズマ側の面11と比べ温度が高くなる。しか
し、上記したシ−ルド板の固定法では、シ−ルド板42
はブランケットのプラズマ側の面11とトロイダル方向
31及び主半径方向30に独立に移動できることから、
両者の温度差による熱変形の違いによる熱応力は発生し
ない。
【0051】図3において説明したように、トロイダル
方向のシ−ルド手段にはディスラプション時に主半径方
向の電磁力が発生する。本実施例のシ−ルド板42は、
トロイダル方向31に一周した円筒状の構造となってい
ることから主半径方向の力に対して強い構造となってい
る。
方向のシ−ルド手段にはディスラプション時に主半径方
向の電磁力が発生する。本実施例のシ−ルド板42は、
トロイダル方向31に一周した円筒状の構造となってい
ることから主半径方向の力に対して強い構造となってい
る。
【0052】第1の実施例ではブランケットを電気的に
接続することで磁気的なシ−ルド効果を持たせていた
が、本実施例ではシ−ルド板をブランケットとは機械的
に独立させたことを特徴としている。シ−ルド板42は
ブランケット1のポ−ト穴43を塞がないように設置す
る必要があり、図10ではポ−ト穴43の上部及び下部
にシ−ルド板42を設置した例を示している。電磁力を
低減するという観点からは、トロイダル方向に一周した
シ−ルド板でプラズマをできるだけ広範囲で被うことが
望ましいが、トロイダル方向に一周したシ−ルド板をブ
ランケットに発生する渦電流の大きさに応じて設けるこ
とでも、ブランケットに発生する渦電流がシ−ルドさ
れ、それに伴い電磁力も低減される。従って、図3で説
明したようにディスラプション時に発生する渦電流の大
部分はシェル41に流れることから、その渦電流を減少
するには図10に示したシェル41を被うようにシ−ル
ド板42を置くのが最適である。
接続することで磁気的なシ−ルド効果を持たせていた
が、本実施例ではシ−ルド板をブランケットとは機械的
に独立させたことを特徴としている。シ−ルド板42は
ブランケット1のポ−ト穴43を塞がないように設置す
る必要があり、図10ではポ−ト穴43の上部及び下部
にシ−ルド板42を設置した例を示している。電磁力を
低減するという観点からは、トロイダル方向に一周した
シ−ルド板でプラズマをできるだけ広範囲で被うことが
望ましいが、トロイダル方向に一周したシ−ルド板をブ
ランケットに発生する渦電流の大きさに応じて設けるこ
とでも、ブランケットに発生する渦電流がシ−ルドさ
れ、それに伴い電磁力も低減される。従って、図3で説
明したようにディスラプション時に発生する渦電流の大
部分はシェル41に流れることから、その渦電流を減少
するには図10に示したシェル41を被うようにシ−ル
ド板42を置くのが最適である。
【0053】尚、シ−ルド板42はシェル41を被うよ
うに設置するのが望ましいが、シェル41から位置がず
れていてもプラズマとブランケットの間にトロイダル方
向に一周したシ−ルド板が位置することで同様な効果が
期待できる。また、本実施例でのブランケット自体には
強い電磁力の発生は無いが、例えば図1や図13のよう
な補強構造をブランケット内部に施すことが有効である
ことは勿論である。また、ブランケットの熱応力の発生
を減少させるため、ブランケット間の接続はプラズマ側
又は真空容器側の一方とする必要がある。
うに設置するのが望ましいが、シェル41から位置がず
れていてもプラズマとブランケットの間にトロイダル方
向に一周したシ−ルド板が位置することで同様な効果が
期待できる。また、本実施例でのブランケット自体には
強い電磁力の発生は無いが、例えば図1や図13のよう
な補強構造をブランケット内部に施すことが有効である
ことは勿論である。また、ブランケットの熱応力の発生
を減少させるため、ブランケット間の接続はプラズマ側
又は真空容器側の一方とする必要がある。
【0054】図11は、本発明の第3の実施例に係る核
融合装置のブランケット構造を示している。真空容器2
内にトロイダル方向に並べられたブランケット1は、隣
合うブランケットのプラズマ側の面11を電気的及び機
械的に接続した接続部28を持つ。真空容器側の面12
は、熱応力の発生を防止するため機械的な接続を行わな
い。この実施例ではブランケットの接続個所が、アクセ
スが容易で作業領域が十分にあるプラズマ側であること
から、接続部28ではブランケットを設置後にブランケ
ットの隙間に角材等を挿入し、溶接などで接続する。
融合装置のブランケット構造を示している。真空容器2
内にトロイダル方向に並べられたブランケット1は、隣
合うブランケットのプラズマ側の面11を電気的及び機
械的に接続した接続部28を持つ。真空容器側の面12
は、熱応力の発生を防止するため機械的な接続を行わな
い。この実施例ではブランケットの接続個所が、アクセ
スが容易で作業領域が十分にあるプラズマ側であること
から、接続部28ではブランケットを設置後にブランケ
ットの隙間に角材等を挿入し、溶接などで接続する。
【0055】接続部28の位置は渦電流が強く流れる場
所とすることが効果的である。図3で説明したようにシ
ェルに渦電流が強く流れるため、接続部28を図12に
示すようにシェルのあるポ−ト穴43の上部付近及び下
部付近に設け、隣合うブランケット1のシェル41をト
ロイダル方向31に接続することが重要である。更に、
シェル以外にも渦電流がある程度流れること、及び接続
部28では機械的にも接続され構造的に強くすることが
できることから、電磁力の低減及び強度の向上の観点か
ら接続部28はブランケットのプラズマ側の面11の大
部分を接続することが望ましい。しかし電磁力低減に関
しては、上下方向32におけるポ−ト穴43のある領域
には渦電流が小さいので図12中の点線で囲んだ領域4
4などでは、接続部28を設ける必要性は小さい。
所とすることが効果的である。図3で説明したようにシ
ェルに渦電流が強く流れるため、接続部28を図12に
示すようにシェルのあるポ−ト穴43の上部付近及び下
部付近に設け、隣合うブランケット1のシェル41をト
ロイダル方向31に接続することが重要である。更に、
シェル以外にも渦電流がある程度流れること、及び接続
部28では機械的にも接続され構造的に強くすることが
できることから、電磁力の低減及び強度の向上の観点か
ら接続部28はブランケットのプラズマ側の面11の大
部分を接続することが望ましい。しかし電磁力低減に関
しては、上下方向32におけるポ−ト穴43のある領域
には渦電流が小さいので図12中の点線で囲んだ領域4
4などでは、接続部28を設ける必要性は小さい。
【0056】本実施例では、機械的な接続部28が板厚
の薄いプラズマ側のみであることから、ディスラプショ
ン時にプラズマ側の面11に発生する主半径方向の電磁
力に対して補強が必要である。その補強は主半径方向の
電磁力に対してトロイダル方向の強度も向上させる構造
が有利である。図13に、本実施例でブランケット内に
補強を施した例を示す。この補強構造では、補強材29
はブランケット1の両側面13間を接続し、トロイダル
方向31に強度を持たせている。更に、補強材29はプ
ラズマ側の面11と真空容器側の面12とを接続するこ
とで、プラズマ側の面11に発生する主半径方向30の
電磁力を補強材29を介して板厚の厚い真空容器側の面
12に伝えることができ、強度的に強い構造とすること
ができる。 本実施例の補強構造を施したブランケット
の内部構造を図14に示す。図14はブランケット1の
トロイダル方向31に垂直な断面図を示す。同図には上
下方向に長いブランケットの一部分を示している。本実
施例は図5で説明したブランケットの内部構造と類似し
ており、その違いは補強材29の方向の変化に合わせて
ピンの方向を上下方向からトロイダル方向としたことで
あり、ピン内の構造は一致している。このようなブラン
ケットの内部構造としても、構造が複雑になり製作性が
低下するなどの問題は発生しない。
の薄いプラズマ側のみであることから、ディスラプショ
ン時にプラズマ側の面11に発生する主半径方向の電磁
力に対して補強が必要である。その補強は主半径方向の
電磁力に対してトロイダル方向の強度も向上させる構造
が有利である。図13に、本実施例でブランケット内に
補強を施した例を示す。この補強構造では、補強材29
はブランケット1の両側面13間を接続し、トロイダル
方向31に強度を持たせている。更に、補強材29はプ
ラズマ側の面11と真空容器側の面12とを接続するこ
とで、プラズマ側の面11に発生する主半径方向30の
電磁力を補強材29を介して板厚の厚い真空容器側の面
12に伝えることができ、強度的に強い構造とすること
ができる。 本実施例の補強構造を施したブランケット
の内部構造を図14に示す。図14はブランケット1の
トロイダル方向31に垂直な断面図を示す。同図には上
下方向に長いブランケットの一部分を示している。本実
施例は図5で説明したブランケットの内部構造と類似し
ており、その違いは補強材29の方向の変化に合わせて
ピンの方向を上下方向からトロイダル方向としたことで
あり、ピン内の構造は一致している。このようなブラン
ケットの内部構造としても、構造が複雑になり製作性が
低下するなどの問題は発生しない。
【0057】尚、ブランケットの内部構造としては上記
した構造に限らず、補強材29との干渉がすくない構造
であることが重要である。
した構造に限らず、補強材29との干渉がすくない構造
であることが重要である。
【0058】以上の実施例は、核融合炉のブランケット
を対象としたものであるが、ブランケット以外の遮蔽体
やダイバ−タ等の炉内構造物においても同様の効果を期
待出来ることは勿論である。
を対象としたものであるが、ブランケット以外の遮蔽体
やダイバ−タ等の炉内構造物においても同様の効果を期
待出来ることは勿論である。
【0059】
【発明の効果】本発明によれば、炉内構造物の主半径方
向の渦電流を減少できるので、この渦電流が原因で炉内
構造物の側面に発生する強大な電磁力を低減することが
できる。 また、炉内構造物のプラズマ側の面又は真空
容器側の面のうち少なくとも一方を機械的に接続しない
ことにより、プラズマ側と真空容器側の温度差に基づく
熱変形を許容し、熱応力を低減することができる。
向の渦電流を減少できるので、この渦電流が原因で炉内
構造物の側面に発生する強大な電磁力を低減することが
できる。 また、炉内構造物のプラズマ側の面又は真空
容器側の面のうち少なくとも一方を機械的に接続しない
ことにより、プラズマ側と真空容器側の温度差に基づく
熱変形を許容し、熱応力を低減することができる。
【図1】本発明の第1の実施例に係る核融合装置の要部
水平断面図。
水平断面図。
【図2】トカマク型核融合装置の要部破断斜視図。
【図3】ディスラプション時に本発明実施例に係るブラ
ンケットに発生する電磁力の解析説明図。
ンケットに発生する電磁力の解析説明図。
【図4】ブランケットの電気的接続部の構造例を示す
図。
図。
【図5】ブランケットの電気的接続部の他の構造例を示
す図。
す図。
【図6】ブランケットの電気的接続部の取付け位置の説
明図。
明図。
【図7】ブランケットの機械的接続部の構造例を示す
図。
図。
【図8】ブランケットの構成例を示す図。
【図9】ブランケットの他の構成例を示す図。
【図10】本発明の第2の実施例に係るシ−ルド板の取
付け位置の説明図。
付け位置の説明図。
【図11】本発明の第3の実施例に係る核融合装置の要
部水平断面図。
部水平断面図。
【図12】ブランケットの電気的及び機械的接続部の取
付け位置の説明図。
付け位置の説明図。
【図13】ブランケットの補強構造の説明図。
【図14】ブランケットの上下方向断面図。
【図15】従来のトカマク型核融合装置の上下方向断面
図。
図。
【図16】従来の核融合装置の真空容器とブランケット
の構造の説明図。
の構造の説明図。
【図17】ディスラプション時に従来のブランケットに
発生する電磁力の解析説明図。
発生する電磁力の解析説明図。
1…ブランケット、2…真空容器、3…ポロイダル磁場
コイル、4…トロイダル磁場コイル、5…プラズマ、6
…ポート、7…トリチウム増殖材、8…ピン、9…中性
子増倍材、10…冷却材、11…プラズマ側の面、12
…真空容器側の面、13…側面、14…渦電流の流線、
15…上下方向の磁場、16…プラズマ側の面に発生す
る主半径方向の電磁力、17…側面に発生するトロイダ
ル方向の電磁力、18…トロイダル方向の磁場、19…
側面に発生する上下方向の電磁力、20…プラズマ側の
面に発生する主半径方向の電磁力、21…電気的接続
部、22…機械的接続部、23…補強材、24…導電性
構造物、25…ボルト、26…ベアリング、27a…ピ
ストン状構造物、27b…シリンダー状構造物、28…
電気的及び機械的接続部、29…補強材、30…主半径
方向、31…トロイダル方向、32…上下方向、41…
シェル、42…シールド板、43…ポート穴、44…上
下方向におけるポ−ト穴のある領域、45…プラズマ加
熱装置、46…長穴、47…隙間
コイル、4…トロイダル磁場コイル、5…プラズマ、6
…ポート、7…トリチウム増殖材、8…ピン、9…中性
子増倍材、10…冷却材、11…プラズマ側の面、12
…真空容器側の面、13…側面、14…渦電流の流線、
15…上下方向の磁場、16…プラズマ側の面に発生す
る主半径方向の電磁力、17…側面に発生するトロイダ
ル方向の電磁力、18…トロイダル方向の磁場、19…
側面に発生する上下方向の電磁力、20…プラズマ側の
面に発生する主半径方向の電磁力、21…電気的接続
部、22…機械的接続部、23…補強材、24…導電性
構造物、25…ボルト、26…ベアリング、27a…ピ
ストン状構造物、27b…シリンダー状構造物、28…
電気的及び機械的接続部、29…補強材、30…主半径
方向、31…トロイダル方向、32…上下方向、41…
シェル、42…シールド板、43…ポート穴、44…上
下方向におけるポ−ト穴のある領域、45…プラズマ加
熱装置、46…長穴、47…隙間
フロントページの続き (72)発明者 大塚 道夫 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株式会社 日立製作所 エネルギー研究 所内 (72)発明者 阿部 充志 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株式会社 日立製作所 エネルギー研究 所内 (72)発明者 竹内 一浩 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株式会社 日立製作所 エネルギー研究 所内 (72)発明者 木下 茂美 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 西尾 敏 茨城県那珂郡那珂町大字向山801番地の 1 日本原子力研究所 那珂研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−205277(JP,A) 特開 平1−138492(JP,A) 特開 平5−180967(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21B 1/00
Claims (15)
- 【請求項1】 プラズマを囲むように設置された炉内構
造物と、該炉内構造物を囲む真空容器とを備えた核融合
装置において、前記炉内構造物のプラズマ側の面をトロイダル方向に電
気的に接続することによる 磁気シールド手段を設けたこ
とを特徴とする核融合装置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記磁気シールド手
段は、トロイダル方向に一周した構造であることを特徴
とする核融合装置。 - 【請求項3】 請求項1において、前記磁気シールド手
段は、ブランケットのシェル間を接続する手段であるこ
とを特徴とする核融合装置。 - 【請求項4】 プラズマを囲むように設置された炉内構
造物と、該炉内構造物を囲む真空容器とを備えた核融合
装置において、 前記炉内構造物のプラズマ側の面に、プラズマのディス
ラプション時にプラズマ側の面に流れる渦電流の減衰時
定数をプラズマ電流の減衰時定数より大きくする電気的
接続手段を設けたことを特徴とする核融合装置。 - 【請求項5】 プラズマを囲むように設置された炉内構
造物と、該炉内構造物を囲む真空容器とを備えた核融合
装置において、 前記炉内構造物のプラズマ側を電気的に接続する電気的
接続手段を設けたことを特徴とする核融合装置。 - 【請求項6】 プラズマを囲むように設置された炉内構
造物と、該炉内構造物を囲む真空容器とを備えた核融合
装置において、 前記炉内構造物のプラズマ側を電気的に接続する電気的
接続手段と、 前記炉内構造物の真空容器側を機械的に接続する機械的
接続手段とを設けたことを特徴とする核融合装置。 - 【請求項7】 プラズマを囲むように設置された炉内構
造物と、該炉内構造物を囲む真空容器とを備えた核融合
装置において、 前記炉内構造物のプラズマ側を電気的に接続し且つ熱変
形を逃がす電気的接続手段と、 前記炉内構造物の真空容器側を機械的に接続する機械的
接続手段とを設けたことを特徴とする核融合装置。 - 【請求項8】 請求項5乃至請求項7の何れかにおい
て、 前記電気的接続手段は、上下方向における前記炉内構造
物のポート穴の上部付近及び下部付近で接続することを
特徴とする核融合装置。 - 【請求項9】 請求項5乃至請求項7の何れかにおい
て、 前記電気的接続手段は、前記炉内構造物に対して摺動可
能な構造を有することを特徴とする核融合装置。 - 【請求項10】 請求項5乃至請求項7の何れかにおい
て、 前記電気的接続手段は、前記炉内構造物に対して伸縮自
在な構造を有することを特徴とする核融合装置。 - 【請求項11】 請求項5乃至請求項7の何れかにおい
て、 前記炉内構造物のプラズマ側と真空容器側の面を接続す
る補強材を設けたことを特徴とする核融合装置。 - 【請求項12】 プラズマを囲むように設置された炉内
構造物と、該炉内構造物を囲む真空容器とを備えた核融
合装置において、 前記炉内構造物間を該炉内構造物の熱変形を逃がす接続
手段で接続することを特徴とする核融合装置。 - 【請求項13】 プラズマを囲むように設置された炉内
構造物と、該炉内構造物を囲む真空容器とを備えた核融
合装置において、 前記炉内構造物のプラズマ側を電気的及び機械的に接続
する接続手段を設けたことを特徴とする核融合装置。 - 【請求項14】 プラズマを囲むように設置されたブラ
ンケットと、該ブランケットを囲む真空容器とを備えた
核融合装置において、 トロイダル方向に並べられた隣合うブランケットのプラ
ズマ側を電気的に接続し且つ熱変形を逃がす電気的接続
手段と、 前記隣合うブランケットの真空容器側を機械的に接続す
る機械的接続手段と、 前記ブランケットのプラズマ側と真空容器側の面を接続
する補強材とを備えることを特徴とする核融合装置。 - 【請求項15】 プラズマを囲むようにトロイダル方向
に設置された複数の炉内構造物と、該炉内構造物を囲む
真空容器と、該真空容器に設けられたポートと、前記プ
ラズマを閉じ込める磁場を発生するトロイダル磁場コイ
ル及びポロイダル磁場コイルと、各磁場コイルに電流を
供給する電源と、前記プラズマを加熱するプラズマ加熱
装置と、前記隣合う炉内構造物のプラズマ側を電気的に
接続し且つ熱変形を逃がす第1の接続手段と、前記隣合
う炉内構造物の真空容器側を機械的に接続する第2の接
続手段と、前記炉内構造物のプラズマ側と真空容器側の
面を接続する補強材とを備えることを特徴とする核融合
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5332199A JP3058547B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 核融合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5332199A JP3058547B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 核融合装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07191162A JPH07191162A (ja) | 1995-07-28 |
JP3058547B2 true JP3058547B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=18252286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5332199A Expired - Fee Related JP3058547B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 核融合装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3058547B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579444C1 (ru) * | 2015-05-22 | 2016-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2670424C2 (ru) * | 2016-03-21 | 2018-10-23 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Устройство для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора |
RU2680839C1 (ru) * | 2018-03-05 | 2019-02-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Разъемное электроизолирующее соединение модуля бланкета и вакуумной камеры термоядерного реактора |
CN112820422B (zh) * | 2019-11-18 | 2024-07-16 | 核工业西南物理研究院 | 一种托卡马克装置内超薄板的可调节连接结构 |
CN115527694B (zh) * | 2022-11-04 | 2023-04-14 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种托卡马克聚变堆水冷偏滤器系统 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP5332199A patent/JP3058547B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579444C1 (ru) * | 2015-05-22 | 2016-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07191162A (ja) | 1995-07-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Najmabadi et al. | Spherical torus concept as power plants—the ARIES-ST study | |
Rebut | ITER: the first experimental fusion reactor | |
JP3058547B2 (ja) | 核融合装置 | |
US4749540A (en) | Demountable tokamak fusion core | |
Di Gironimo et al. | The DTT device: First wall, vessel and cryostat structures | |
CZ285357B6 (cs) | Oděruvzdorná palivová tyč s vrstvou oxidu zirkoničitého | |
Cucchiaro et al. | Conceptual design of the FAST load assembly | |
Parker | ITER in-vessel system design and performance | |
US4921661A (en) | Segmented saddle-shaped passive stabilization conductors for toroidal plasmas | |
Team | The impact of materials selection on the design of the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) | |
Nishimura | Need for development of higher strength cryogenic structural materials for fusion magnet | |
Sager et al. | First wall-shield design considerations for ETF | |
Agarici et al. | Design of a resonant magnetic perturbation ELM suppression system for JET | |
Parker et al. | Progress in the design of in-vessel components for ITER | |
Nishio et al. | Engineering aspects of a steady state tokamak reactor (SSTR) | |
Zhang et al. | Progress, Load Study, and Structural Analysis of the CFETR Divertor Dome | |
Kikuchi et al. | Blanket–plasma interaction in tokamaks: Implication from JT-60U, JFT-2M and reactor studies | |
Smith | Materials requirements for experimental fusion reactors | |
JP3058546B2 (ja) | 核融合装置とその真空容器 | |
Tomabechi et al. | Concept of the next tokamak | |
JPH06249980A (ja) | 核融合装置の真空容器 | |
Rollet et al. | Radiation damage calculations for Ignitor components | |
Iida et al. | Blanket and vacuum vessel design of the next tokamak.(Swimming pool type) | |
Utin et al. | Design approach of the vacuum vessel and thermal shields towards assembly at the ITER-site | |
Salpietro | Main Issues in Fusion Reactor System Engineering |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |