JPH0271191A - ダイバータ板の構造 - Google Patents
ダイバータ板の構造Info
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- JPH0271191A JPH0271191A JP63222557A JP22255788A JPH0271191A JP H0271191 A JPH0271191 A JP H0271191A JP 63222557 A JP63222557 A JP 63222557A JP 22255788 A JP22255788 A JP 22255788A JP H0271191 A JPH0271191 A JP H0271191A
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- cooling
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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
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、核融き炉においてプラズマを囲繞して配設さ
れた炉心構造物の内の、ダイバータに関するものである
。
れた炉心構造物の内の、ダイバータに関するものである
。
［従来の技術］
第７〜９図はＪＡＥＲＩ−Ｍ８６−１３４（１９８６）
に掲載された従来のダイバータの例で、第７図は核融合
実験炉の側断面図、第８図はダイバータ板の一部破断斜
視外観図、第９図は第８図におけるａ部の詳細図である
。第７〜９図において５１はダイバータ板、５２はセパ
ラトリクス、５３はプラズマ、５４はダイバータ架台、
５５は冷却管群、５６は冷却チャネル、５７は冷却管、
５８は被覆材、５９は銅製熱シンク材、である。第７〜
９図において、ドーナツ状のトロイダルコイルによって
形成されている磁力面の中に閉じ込められているプラズ
マ５３中には、核融合による反応によってイオン化した
ヘリウムが存在しているが、これを除去するためにプラ
ズマ５３を閉じ込めている磁力面の一部をダイバータ板
５１側に引き出し、該部分から取り出したイオン化した
ヘリウムを中性化して排出する。その際、セパラトリク
ス５２と呼ばれる磁力面がダイバータ板５１に接近する
が、その磁力面に沿って粒子が集結し、ダイバータ板５
１は非常に大きな熱流束を受ける。この熱流束はセパラ
トリクス５２との交点において数Ｍ Ｗ ／ を角”以
上と言う大きなピークを示す空間分布を有することから
、従来はそのピークの熱流束に対処するために、ダイバ
ータ板５１がセバラトリクス５２となす角度を空間的に
可能な限り小さくとることによって、最大熱流束を２〜
Ｂ Ｍ Ｗ ／ ｍ２以下に抑えるとともに、ダイバー
タ板５１のプラズマ５３に面する側に冷却管５７、被覆
材５８および銅製熱シンク材５９等によって構成されて
いる冷却管群５５の、冷却管５７中に冷却材を流し、こ
の冷却材の速度を１０ｍ／ｓに近い高速とすることによ
って、冷却材が沸騰したり、冷却管群５５がバーンアウ
トされるのを回避させていた。
に掲載された従来のダイバータの例で、第７図は核融合
実験炉の側断面図、第８図はダイバータ板の一部破断斜
視外観図、第９図は第８図におけるａ部の詳細図である
。第７〜９図において５１はダイバータ板、５２はセパ
ラトリクス、５３はプラズマ、５４はダイバータ架台、
５５は冷却管群、５６は冷却チャネル、５７は冷却管、
５８は被覆材、５９は銅製熱シンク材、である。第７〜
９図において、ドーナツ状のトロイダルコイルによって
形成されている磁力面の中に閉じ込められているプラズ
マ５３中には、核融合による反応によってイオン化した
ヘリウムが存在しているが、これを除去するためにプラ
ズマ５３を閉じ込めている磁力面の一部をダイバータ板
５１側に引き出し、該部分から取り出したイオン化した
ヘリウムを中性化して排出する。その際、セパラトリク
ス５２と呼ばれる磁力面がダイバータ板５１に接近する
が、その磁力面に沿って粒子が集結し、ダイバータ板５
１は非常に大きな熱流束を受ける。この熱流束はセパラ
トリクス５２との交点において数Ｍ Ｗ ／ を角”以
上と言う大きなピークを示す空間分布を有することから
、従来はそのピークの熱流束に対処するために、ダイバ
ータ板５１がセバラトリクス５２となす角度を空間的に
可能な限り小さくとることによって、最大熱流束を２〜
Ｂ Ｍ Ｗ ／ ｍ２以下に抑えるとともに、ダイバー
タ板５１のプラズマ５３に面する側に冷却管５７、被覆
材５８および銅製熱シンク材５９等によって構成されて
いる冷却管群５５の、冷却管５７中に冷却材を流し、こ
の冷却材の速度を１０ｍ／ｓに近い高速とすることによ
って、冷却材が沸騰したり、冷却管群５５がバーンアウ
トされるのを回避させていた。
［発明が解決しようとする課題］
このように従来の技術においても、グイバタを収設して
プラズマ中の不純物を排出させるとともに、ダイバータ
板自体の焼損事故発生等を防止することが可能であった
。しかしながら上記従来の技術においては、ダイバータ
板の冷却管群を構成している冷却管の内径がセバトラリ
クス近傍の高熱流束部と、セバラトリクスから離れた低
熱流東部とも同一径であるにも係わらず、セバラトリク
ス近傍の最大熱流束の位置での除熱特性（熱伝達率）を
確保するために冷却管中の冷却材の流速を決定し、該流
速を保つのに必要な冷却材を各冷却管に供給していた。
プラズマ中の不純物を排出させるとともに、ダイバータ
板自体の焼損事故発生等を防止することが可能であった
。しかしながら上記従来の技術においては、ダイバータ
板の冷却管群を構成している冷却管の内径がセバトラリ
クス近傍の高熱流束部と、セバラトリクスから離れた低
熱流東部とも同一径であるにも係わらず、セバラトリク
ス近傍の最大熱流束の位置での除熱特性（熱伝達率）を
確保するために冷却管中の冷却材の流速を決定し、該流
速を保つのに必要な冷却材を各冷却管に供給していた。
しかるにダイバータ板表面の熱流束は急峻なピークを有
する空間分布を持つことにより、大半の領域においては
不必要に大きい冷却材流速となっている。それに伴い、
例えば冷却材圧力損失の増大に伴なうポンプ動力の増大
、冷却材流量の増大に伴なう配管、熱交換器等の設備容
量の大型化、あるいはダイバータ板全体の受熱量に比較
して冷却材量が多いことによって冷却管出入口の冷却材
の温度差が約１０℃と小さく、他系統の冷却材の温度と
しのレベル差が大きくなる等の不具合を有していた。
する空間分布を持つことにより、大半の領域においては
不必要に大きい冷却材流速となっている。それに伴い、
例えば冷却材圧力損失の増大に伴なうポンプ動力の増大
、冷却材流量の増大に伴なう配管、熱交換器等の設備容
量の大型化、あるいはダイバータ板全体の受熱量に比較
して冷却材量が多いことによって冷却管出入口の冷却材
の温度差が約１０℃と小さく、他系統の冷却材の温度と
しのレベル差が大きくなる等の不具合を有していた。
［課題を解決するための手段］
上記課題を解決するための手段は、前記特許請求の範囲
に記載したダイバータ板の構造である。すなわち、核融
合炉において、セパラトリクス近傍の高熱流束部のみ冷
却材流路面積を小さくし、他の冷却材流路面積を大きく
したダイバータ板の構造である。
に記載したダイバータ板の構造である。すなわち、核融
合炉において、セパラトリクス近傍の高熱流束部のみ冷
却材流路面積を小さくし、他の冷却材流路面積を大きく
したダイバータ板の構造である。
以下、本発明の作用等について実施例に基づいて説明す
る。
る。
［実施例］
第１〜５図は本発明に基づ〈実施例を示すもので、第１
図は本発明に基づく冷却材流路を形設した冷却管を具設
したダイバータ板の一部破断斜視外観図、第２図は高熱
流束部の冷却管にレデューサ方式の絞り部を採用した場
合の第１図における冷却管絞り部を有する冷却管群３゜
３゛の一部破断斜視外観拡大図、第３図は熱流束分布と
レデューサ方式の絞り部を有する冷却管の断面との相関
を示す概念図、第４図は熱流束分布と邪魔板設置方式の
絞り部を有する冷却管の断面との相関を示す概念図、第
５図は熱流束分布と２重管偏心方式の絞り部を有する冷
却管の断面との相関を示す概念図である。第６図はセパ
ラトリクスラインからの距離と熱流束との相関を示す図
表である。第１〜６図において、１はダイバータ板、２
は冷却管群、３．３“は冷却管絞り部を有する冷却管群
、４は冷却チャネル、５．５゛は冷却管、６はレデュー
サ、７は被覆材、８は熱応力緩和用の中間材、９は銅製
熱シンク材、１０は熱流束分布、１１は被覆部、１２は
冷却材、１３は邪魔板、１４は偏心部、１５は外側ダイ
バータ板の熱流束分布曲線、１６は内側ダイバータ板の
熱流束分布曲線である。
図は本発明に基づく冷却材流路を形設した冷却管を具設
したダイバータ板の一部破断斜視外観図、第２図は高熱
流束部の冷却管にレデューサ方式の絞り部を採用した場
合の第１図における冷却管絞り部を有する冷却管群３゜
３゛の一部破断斜視外観拡大図、第３図は熱流束分布と
レデューサ方式の絞り部を有する冷却管の断面との相関
を示す概念図、第４図は熱流束分布と邪魔板設置方式の
絞り部を有する冷却管の断面との相関を示す概念図、第
５図は熱流束分布と２重管偏心方式の絞り部を有する冷
却管の断面との相関を示す概念図である。第６図はセパ
ラトリクスラインからの距離と熱流束との相関を示す図
表である。第１〜６図において、１はダイバータ板、２
は冷却管群、３．３“は冷却管絞り部を有する冷却管群
、４は冷却チャネル、５．５゛は冷却管、６はレデュー
サ、７は被覆材、８は熱応力緩和用の中間材、９は銅製
熱シンク材、１０は熱流束分布、１１は被覆部、１２は
冷却材、１３は邪魔板、１４は偏心部、１５は外側ダイ
バータ板の熱流束分布曲線、１６は内側ダイバータ板の
熱流束分布曲線である。
ドーナツ状のトロイダルコイルによって形成されている
磁力面の中に閉じ込められているプラズマ中に存在して
いるイオン化したヘリウム等の不純物を除去するために
、磁力面の一部をダイバータ板１側に引き出して来る。
磁力面の中に閉じ込められているプラズマ中に存在して
いるイオン化したヘリウム等の不純物を除去するために
、磁力面の一部をダイバータ板１側に引き出して来る。
ダイバータ板１はプラズマ側に面した冷却管群２、裏面
側に位置する冷却チャネル４等によって構成されている
。プラズマを囲繞する磁力面をダイバタ板１側に引き出
す際、セパラトリクスと呼ばれる磁力面がダイバータ板
１に接近し、その磁力面に沿って粒子が集結することに
よりダイバータ板１は非常に大きな熱流束を受ける。こ
の熱流束は第６図に示すごとくセバラトリクスラインと
の交点において数Ｍ Ｗ ／ ＋ａ ２以上という大き
なピークを示す空間分布を有することがら、その近傍の
ダイバータ板１は局部的に加熱され、被覆部１１の裏面
に配設された冷却管５内を流れる冷却材１２が沸騰し、
それに伴なう流路抵抗の急激な上昇によって冷却材１２
流量の低下、ひいては冷却管５を始めとするダイバータ
板１自体の焼損等の事態を招く。
側に位置する冷却チャネル４等によって構成されている
。プラズマを囲繞する磁力面をダイバタ板１側に引き出
す際、セパラトリクスと呼ばれる磁力面がダイバータ板
１に接近し、その磁力面に沿って粒子が集結することに
よりダイバータ板１は非常に大きな熱流束を受ける。こ
の熱流束は第６図に示すごとくセバラトリクスラインと
の交点において数Ｍ Ｗ ／ ＋ａ ２以上という大き
なピークを示す空間分布を有することがら、その近傍の
ダイバータ板１は局部的に加熱され、被覆部１１の裏面
に配設された冷却管５内を流れる冷却材１２が沸騰し、
それに伴なう流路抵抗の急激な上昇によって冷却材１２
流量の低下、ひいては冷却管５を始めとするダイバータ
板１自体の焼損等の事態を招く。
本発明はこれに対処するために、第１図に示す冷却管群
２の内、セバラトリクスに近い部位の冷却管５に対して
、冷却管絞り部を有する冷却管群３および３°を形設し
た。上記の冷却管絞り部を有する冷却管群３および３′
においては、冷却管５の流路断面積を小さくし、それに
伴なう冷却材１２の流速増加によって冷却管５から冷却
材１２への熱伝達率を高めることによって十分な除熱性
能を確保させている。一方、セパラトリクスから遠く、
熱流束の低い領域における冷却管５はその流路断面積を
大きくとり、冷却材１２の流速を低い値に抑えている。
２の内、セバラトリクスに近い部位の冷却管５に対して
、冷却管絞り部を有する冷却管群３および３°を形設し
た。上記の冷却管絞り部を有する冷却管群３および３′
においては、冷却管５の流路断面積を小さくし、それに
伴なう冷却材１２の流速増加によって冷却管５から冷却
材１２への熱伝達率を高めることによって十分な除熱性
能を確保させている。一方、セパラトリクスから遠く、
熱流束の低い領域における冷却管５はその流路断面積を
大きくとり、冷却材１２の流速を低い値に抑えている。
第３〜５図は上記の目的に適応した冷却管５の絞り部の
構造の例を示すもので、第３図はレデューサ６を使用し
て冷却材流路断面を縮小させた場合を示すもので、第２
図は該レデューサ方式の絞り部を有する冷却管５を内設
した第１図の冷却管絞り部を有する冷却管群３および３
°部の一部破断斜視外観を示す図である。第４図は冷却
管５内の熱流束の入射側と反対側の内面に邪魔板１３を
収設して冷却材流路断面積を縮小させた場合の例である
。第５図は冷却管５の中に冷却管５”を挿入した２重管
方式の冷却管において、高熱流束を受ける部位の冷却管
５′を冷却管５の熱流束入射側内壁に偏心させ、冷却管
５と冷却管５° とで形成される冷却材１２の流路断面
積を縮小させ、冷却材１２の流速を上昇させて十分な除
熱性能を確保させた場合の例である。第５図において冷
却管５°を偏心させる際、単に冷却管５の熱流束入射側
に近づけたのみでは、冷却材１２は冷却管５と冷却管５
′ とで形成される熱流束入射側と反対側の広い間隙を
流れ、偏心側の冷却材１２の流量はむしろ低減されるた
め、冷却管５と冷却管５′ とで形成される間隙は、熱
流束入射側と反対側とに区分され、それぞれ所定の冷却
材１２流量を確保し得る構造になっている。
構造の例を示すもので、第３図はレデューサ６を使用し
て冷却材流路断面を縮小させた場合を示すもので、第２
図は該レデューサ方式の絞り部を有する冷却管５を内設
した第１図の冷却管絞り部を有する冷却管群３および３
°部の一部破断斜視外観を示す図である。第４図は冷却
管５内の熱流束の入射側と反対側の内面に邪魔板１３を
収設して冷却材流路断面積を縮小させた場合の例である
。第５図は冷却管５の中に冷却管５”を挿入した２重管
方式の冷却管において、高熱流束を受ける部位の冷却管
５′を冷却管５の熱流束入射側内壁に偏心させ、冷却管
５と冷却管５° とで形成される冷却材１２の流路断面
積を縮小させ、冷却材１２の流速を上昇させて十分な除
熱性能を確保させた場合の例である。第５図において冷
却管５°を偏心させる際、単に冷却管５の熱流束入射側
に近づけたのみでは、冷却材１２は冷却管５と冷却管５
′ とで形成される熱流束入射側と反対側の広い間隙を
流れ、偏心側の冷却材１２の流量はむしろ低減されるた
め、冷却管５と冷却管５′ とで形成される間隙は、熱
流束入射側と反対側とに区分され、それぞれ所定の冷却
材１２流量を確保し得る構造になっている。
［効果］
本発明は以上説明したように構成されているので、以下
に記載されるような効果を奏する。
に記載されるような効果を奏する。
ダイバータ板の表面に入射する熱流束が急峻なピークを
有する空間分布を持つという特性を利用し、高熱流束領
域の冷却管の冷却材流路断面積を縮小させて冷却材の流
速を増大させ、冷却管と冷却管との間の熱伝達率を上昇
させることによって高い除熱特性を確保することにより
、高熱流束部における必要な除熱性能を確保してダイバ
ータ板の安全を確保するほか、高熱流束部以外の領域に
おける冷却材の速度を低減させることにより、従来の技
術におけるがごとく、均一な流路断面の冷却管を用いて
、最大熱流東部を基準にした大量の冷却材を使用するこ
とによって生じていた、過大な冷却材流量および圧力損
失を低減させることを可能、にするとともに、それに伴
う冷却材ポンプ動力の低減あるいは配管、機器の小型化
が可能になるという効果を有する。その他、適正な冷却
材流量の選定によって、従来得られなかった他の冷却系
統との温度レベルの統一が得られ、更に従来熱流束の空
間分布の特性に伴って生じていた冷却管の長手方向の温
度勾配が本発明によって緩和されることにより、冷却管
およびそれに付随するダイバータ板に生ずる熱応力を低
減させ得るという利点を有する。
有する空間分布を持つという特性を利用し、高熱流束領
域の冷却管の冷却材流路断面積を縮小させて冷却材の流
速を増大させ、冷却管と冷却管との間の熱伝達率を上昇
させることによって高い除熱特性を確保することにより
、高熱流束部における必要な除熱性能を確保してダイバ
ータ板の安全を確保するほか、高熱流束部以外の領域に
おける冷却材の速度を低減させることにより、従来の技
術におけるがごとく、均一な流路断面の冷却管を用いて
、最大熱流東部を基準にした大量の冷却材を使用するこ
とによって生じていた、過大な冷却材流量および圧力損
失を低減させることを可能、にするとともに、それに伴
う冷却材ポンプ動力の低減あるいは配管、機器の小型化
が可能になるという効果を有する。その他、適正な冷却
材流量の選定によって、従来得られなかった他の冷却系
統との温度レベルの統一が得られ、更に従来熱流束の空
間分布の特性に伴って生じていた冷却管の長手方向の温
度勾配が本発明によって緩和されることにより、冷却管
およびそれに付随するダイバータ板に生ずる熱応力を低
減させ得るという利点を有する。
第１〜５図は本発明に基づ〈実施例を示すもので、第１
図は本発明に基づく冷却材流路を形設した冷却管を具設
したダイバータ板の一部破断斜視外観図、第２図は高熱
流束部の冷却管にレデューサ方式の絞り部を採用した場
合の第１図における冷却管絞り部を有する冷却管群３゜
および３°の一部破断斜視外観拡大図、第３〜５図は熱
流束分布と各種の絞り部を有する冷却管の断面との相関
を示す概念図、第６図はセパラトリクスラインからの距
離と熱流束との相関を示す図表である。第７図は核融き
実験炉の側断面図である。 第８〜９図は従来技術の例である。 １・・・・・・ダイバータ板、２・・・・・・冷却管群
、３．３′・・・・・・冷却管絞り部を有する冷却管群
、４・・・・・・冷却チャネル、５．５′・・・・・・
冷却管、６・・・・・・レデューサ、７・・・・・・被
覆材、８・・・・・・中間材、９・・・・・・銅製熱シ
ンク材、１０・・・・・・熱流束分布、１１・・・・・
・被覆部、１２・・・・・・冷却材、１３・・・・・・
邪魔板、１４・・・・・・偏心部、１５・・・・・・外
側ダイバータ板の熱流束分布曲線、１６・・・・・・内
側ダイバータ板の熱流束分布曲線、５１・・・・・・ダ
イバータ板、５２・・・・・・セパラトリクス、５３・
・・・・・プラズマ、５４・・・・・・ダイバータ架台
、５５・・・・・・冷却管群、５６・・・・・・冷却チ
ャネル、５７・・・・・・冷却管、５８・・・・・・被
覆材、５９・・・・・・銅製熱シンク材。
図は本発明に基づく冷却材流路を形設した冷却管を具設
したダイバータ板の一部破断斜視外観図、第２図は高熱
流束部の冷却管にレデューサ方式の絞り部を採用した場
合の第１図における冷却管絞り部を有する冷却管群３゜
および３°の一部破断斜視外観拡大図、第３〜５図は熱
流束分布と各種の絞り部を有する冷却管の断面との相関
を示す概念図、第６図はセパラトリクスラインからの距
離と熱流束との相関を示す図表である。第７図は核融き
実験炉の側断面図である。 第８〜９図は従来技術の例である。 １・・・・・・ダイバータ板、２・・・・・・冷却管群
、３．３′・・・・・・冷却管絞り部を有する冷却管群
、４・・・・・・冷却チャネル、５．５′・・・・・・
冷却管、６・・・・・・レデューサ、７・・・・・・被
覆材、８・・・・・・中間材、９・・・・・・銅製熱シ
ンク材、１０・・・・・・熱流束分布、１１・・・・・
・被覆部、１２・・・・・・冷却材、１３・・・・・・
邪魔板、１４・・・・・・偏心部、１５・・・・・・外
側ダイバータ板の熱流束分布曲線、１６・・・・・・内
側ダイバータ板の熱流束分布曲線、５１・・・・・・ダ
イバータ板、５２・・・・・・セパラトリクス、５３・
・・・・・プラズマ、５４・・・・・・ダイバータ架台
、５５・・・・・・冷却管群、５６・・・・・・冷却チ
ャネル、５７・・・・・・冷却管、５８・・・・・・被
覆材、５９・・・・・・銅製熱シンク材。
Claims (1)
- 核融合炉において、セパラトリクス近傍の高熱流束部の
み冷却材流路面積を小さくし、他の冷却材流路面積を大
きくしたことを特徴とするダイバータ板の構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63222557A JPH0731262B2 (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | ダイバータ板の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63222557A JPH0731262B2 (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | ダイバータ板の構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0271191A true JPH0271191A (ja) | 1990-03-09 |
| JPH0731262B2 JPH0731262B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=16784315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63222557A Expired - Fee Related JPH0731262B2 (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | ダイバータ板の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0731262B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104078084A (zh) * | 2014-07-18 | 2014-10-01 | 中国科学院大学 | 一种强磁场下的连续金属液膜生成装置及方法 |
-
1988
- 1988-09-07 JP JP63222557A patent/JPH0731262B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104078084A (zh) * | 2014-07-18 | 2014-10-01 | 中国科学院大学 | 一种强磁场下的连续金属液膜生成装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0731262B2 (ja) | 1995-04-10 |
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