JP6704811B2 - 核融合炉ブランケットサブユニットおよびその製造方法ならびに核融合炉ブランケット - Google Patents
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Description
(1)核融合反応中性子を受けて、運動エネルギーを熱として回収する。
D+T→ n(14.1MeV)+He(3.5MeV)
(2)反応中性子を増倍する。
Be−9+n → 2n+2He−2.5MeV
(3)トリチウムを増殖し、回収して燃料として再利用する。
Li−6+n → T+He+4.8MeV
図1は、第1の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの模式的縦断面図である。図2は、第1の実施形態に係る複数の核融合炉ブランケットサブユニットを配置した状況を示す核融合炉の模式的な要部縦断面図である。図3は、第1の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットを構成する一つの増倍材ブロックの縦断面図である。図4は、第1の実施形態に係る増倍材ブロックを構成する一つのペレットの縦断面図である。図5は、図4のペレットの製造プロセスを示す説明図である。図6は、図3の増倍材ブロックの製造プロセスを示す説明図である。図7は、第1の実施形態に係る複数の核融合炉ブランケットサブユニットにおけるサブユニット筐体の壁面近傍を示す要部拡大縦断面図である。
図8は、第2の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットを構成する一つの増倍材ブロックの縦断面図である。
図9は、第3の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの模式的縦断面図である。図10は、図9の核融合炉ブランケットサブユニットのX−X線矢視横断面図である。
図11は、第4の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの横断面図である。
図12は、第5の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの模式的縦断面図である。図13は、図12の核融合炉ブランケットサブユニットのXIII−XIII線矢視横断面図である。
図14は、第6の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの模式的縦断面図である。図15は、図14の核融合炉ブランケットサブユニットのXV−XV線矢視横断面図である。図16は、図14の核融合炉ブランケットサブユニットのXVI−XVI線矢視横断面図である。
図17は、第7の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの模式的縦断面図である。図18は、図17の核融合炉ブランケットサブユニットのXVIII−XVIII線矢視横断面図である。図19は、第7の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの組み立てプロセスを示す説明図である。図20は、第7の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットにおける先端増倍材ブロックとばねユニットとの、サブユニット筐体への挿入前の状況を示す説明図である。図21は、第7の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットにおける主増倍材ブロックとばねユニットとの、サブユニット筐体への挿入前の状況を示す説明図である。
図22は、第8の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの模式的横断面図である。
図23は、第9の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの模式的横断面図である。
図24は、第10の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの模式的縦断面図である。図25は、第10の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットのばねユニットの、サブユニット筐体への挿入前の状況を示す部分拡大正面図である。
図26は、第11の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの模式的縦断面図である。図27は、第11の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの組み立てプロセスを示す説明図である。
図28は、第12の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの模式的縦断面図である。
図29は、第13の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの模式的縦断面図である。図30は、第13の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの組み立てプロセスを示す説明図である。
図31は、第14の実施形態に係る核融合炉ブランケットサブユニットの要部拡大縦断面図である。
上記実施形態の説明で、サブユニット筐体14は、ほぼ円筒状で第1の端部15が半円球状とした。しかし、本発明はこのような構成に限定されない。たとえば、サブユニット筐体が直方体であってもよい。
Claims (19)
- リチウムまたはリチウム化合物を含むリチウム含有体と、
前記リチウム含有体を収納して密閉するベリリウム製の稠密収納体を備えた増倍材ブロックと、
前記増倍材ブロックを収納して密閉するサブユニット筐体と、
を有し、
前記サブユニット筐体の外側と内側とを連絡して前記サブユニット筐体内を冷却する冷却水が流れる冷却水流路が形成され、
前記サブユニット筐体の外側と内側とを連絡して前記サブユニット筐体内で生じたトリチウムを前記サブユニット筐体外に搬送するガス流路が形成されていること、
を特徴とする核融合炉ブランケットサブユニット。 - 前記リチウム含有体は、多孔質ベリリウム体にリチウムまたはリチウム化合物を含浸させたものであること、を特徴とする請求項1に記載の核融合炉ブランケットサブユニット。
- 前記多孔質ベリリウム体は、粒状のベリリウムを結合して構成されていること、を特徴とする請求項2に記載の核融合炉ブランケットサブユニット。
- 前記増倍材ブロックは、前記増倍材ブロックの少なくとも1個を収納して前記サブユニット筐体内に収納されて前記稠密収納体よりも粗密のベリリウム製の粗密収納体をさらに備えること、を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の核融合炉ブランケットサブユニット。
- 前記サブユニット筐体が、軸方向に延びる円柱状であって、
前記増倍材ブロックは前記軸方向に複数個が配列されていて、前記増倍材ブロックのそれぞれが前記軸と同軸の円板状であって、
前記粗密収納体それぞれ内で、前記軸に垂直な平面内で、前記軸中心位置に配置された1個の前記稠密収納体を囲んで他の6個の前記稠密収納体が周方向に等間隔に配置されていること、
を特徴とする請求項4に記載の核融合炉ブランケットサブユニット。 - 前記サブユニット筐体の内部が、軸方向に延びる円柱状であって、
前記増倍材ブロックは前記軸方向に複数個が配列されていて、前記増倍材ブロックのそれぞれが前記軸と同軸の円板状であって、
前記粗密収納体それぞれ内で、前記軸に垂直な平面内で、前記軸中心位置に中心空隙を形成して当該中心空隙の周りを取り囲むように6個の前記稠密収納体が周方向に等間隔に配置されていて、
前記中心空隙が前記ガス流路の一部を構成していること、
を特徴とする請求項4に記載の核融合炉ブランケットサブユニット。 - リチウム化合物を含むリチウム含有体と、
前記リチウム含有体を収納して密閉するベリリウム製の粗密収納体を備えた増倍材ブロックと、
前記増倍材ブロックを収納して密閉するサブユニット筐体と、
を有し、
前記サブユニット筐体の外側と内側とを連絡して前記サブユニット筐体内を冷却する冷却水が流れる冷却水流路が形成され、
前記サブユニット筐体の外側と内側とを連絡して前記サブユニット筐体内で生じたトリチウムを前記サブユニット筐体外に搬送するガス流路が形成されていること、
を特徴とする核融合炉ブランケットサブユニット。 - 前記サブユニット筐体は、内壁とその内壁を取り囲む外壁とを有し、
前記冷却水流路は、前記内壁と前記外壁との間に形成されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の核融合炉ブランケットサブユニット。 - 前記内壁に沿ってその内壁の内側に、ベリリウムの粒が充填されていること、を特徴とする請求項8に記載の核融合炉ブランケットサブユニット。
- 前記サブユニット筐体は、内壁とその内壁を取り囲む外壁とを有し、
前記冷却水流路は、前記内壁と前記外壁との間に形成され、
前記内壁の内側に、前記増倍材ブロックが複数個配置され、
前記複数個の増倍材ブロックの間に配置されて前記複数個の増倍材ブロックを前記内壁の内面に押し付ける圧縮ばねをさらに有すること、
を特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の核融合炉ブランケットサブユニット。 - 前記サブユニット筐体は両端が閉鎖されて軸方向に延びる筒状であって、
前記圧縮ばねによって生じる前記複数個の増倍材ブロックの間の軸方向に延びる空隙の径方向または周方向の位置が軸方向位置によってずれるように前記複数個の増倍材ブロックが配置されていること、
を特徴とする請求項10に記載の核融合炉ブランケットサブユニット。 - 前記サブユニット筐体の内部が、軸方向に延びる筒状であって、
前記圧縮ばねが複数個並列に配置され、
前記圧縮ばねと前記増倍材ブロックとの間に介在し、前記複数個の圧縮ばねをはさんで軸方向に互いに平行に延びる、2枚の当て板をさらに有し、
前記当て板は、軸方向にたわみやすいように波形状であること、
を特徴とする請求項10に記載の核融合炉ブランケットサブユニット。 - 前記サブユニット筐体は、内壁とその内壁を取り囲む外壁とを有し、
前記サブユニット筐体は、核融合プラズマに対向する第1の端部と前記第1の端部の反対側の第2の端部との間で軸方向に延びる筒状であって、
前記冷却水流路は、前記内壁と前記外壁との間に形成され、
前記内壁の内側に、前記増倍材ブロックが複数個配置され、
前記サブユニット筐体の前記第2の端部に配置されて、前記複数個の増倍材ブロックのうちの第1の増倍材ブロックを前記第1の端部に向けて付勢する軸方向圧縮ばね、をさらに有し、
前記第1の増倍材ブロックと、前記複数個の増倍材ブロックのうちの前記第1の増倍材ブロックとは異なる第2の増倍材ブロックとが、前記軸方向に対して傾斜する傾斜接触面で互いに接触していて、
前記軸方向圧縮ばねが前記第1の増倍材ブロックを前記第1の端部に向けて付勢することにより、前記第2の増倍材ブロックが前記内壁に向けて付勢されるように構成されていること、
を特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の核融合炉ブランケットサブユニット。 - 前記サブユニット筐体は、内壁とその内壁を取り囲む外壁とを有し、
前記サブユニット筐体は、核融合プラズマに対向する第1の端部と前記第1の端部の反対側の第2の端部の間で軸方向に延びる円筒状であって、
前記冷却水流路は、前記内壁と前記外壁との間に形成され、
前記内壁の内面に雌ねじが形成され、
前記増倍材ブロックは、円柱状増倍材ブロックを含み、前記円柱状増倍材ブロックに、前記内壁の前記雌ねじと螺合する雄ねじが形成されていること
を特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の核融合炉ブランケットサブユニット。 - 前記雌ねじと前記雄ねじの間に、前記ガス流路の一部を構成する螺旋状のガス空隙が形成されていること、を特徴とする請求項14に記載の核融合炉ブランケットサブユニット。
- プラズマを閉じ込める真空容器の内面に沿って配列された請求項1ないし請求項15のいずれか一項に記載の核融合炉ブランケットサブユニットの複数個、
を備えることを特徴とする核融合炉ブランケット。 - 多孔質ベリリウム体にリチウムまたはリチウム化合物を含浸させてリチウムまたはリチウム化合物を含むリチウム含有体を作成するリチウム含有体作成工程と、
ベリリウム製の稠密収納体内に前記リチウム含有体を収納して密閉してリチウム‐ベリリウムペレットを作成するペレット作成工程と、
前記ペレット作成工程の後にサブユニット筐体内に前記リチウム‐ベリリウムペレットを収納して密閉するサブユニット筐体収納工程と、
を有することを特徴とする核融合炉ブランケットサブユニット製造方法。 - 前記リチウム含有体作成工程は、多孔質ベリリウム体に前記リチウムまたはリチウム化合物を含浸させる工程を含むこと、を特徴とする請求項17に記載の核融合炉ブランケットサブユニット製造方法。
- 前記稠密収納体よりも密度の低い粗密ベリリウム製の粗密収納体内に前記リチウム‐ベリリウムペレットを収納して密閉して、増倍材ブロックを作成する増倍材ブロック作成工程をさらに有し、
前記サブユニット筐体収納工程は、前記増倍材ブロック作成工程の後に、前記サブユニット筐体内に前記増倍材ブロックを収納して密閉するものであること、を特徴とする請求項17または請求項18に記載の核融合炉ブランケットサブユニット製造方法。
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