JPH0354498A - 高熱負荷受熱板 - Google Patents

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。

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高熱負荷受熱板において冷却能力
の高い高熱負荷受熱板に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は第２図に示すように、受熱板の中に冷却管
１を設置しており冷却管１は母材４の中にロー付けされ
ている。又，母材の受熱面工２側には，母材が損傷しな
いように、高融点金属等の保護林２が設置されている。

高エネルギ粒子の衝突により、受熱面で発生した熱は保
護材を通って母材に達し、冷却管内の冷却水６に入る。

母材中では，熱は受熱面に近いほうが温度が高く、従っ
て，冷却管の受熱面側の熱流束も高くなる。なお、この
種の装置には、特開昭６１−　２５１６９２号公報があ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は，熱流束の分布が冷却管の壁面に沿って
不均一となることが考慮されておらず、熱負荷が大きく
なった場合、部分的に沸騰遷移が起こり急激な冷却能力
が低下を招く問題があった．本発明の目的は熱負荷が大
きくなっても沸騰遷移が起きにくくすることによって冷
却能力を維持できるような受熱板を提供することにある
。

本発明の他の目的は受熱板が高温になることにより損傷
しないようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために，本発明では冷却管を回転さ
せることにより、等価的な伝熱面積を増加し，最大熱流
束を低下させて，沸騰遷移による急激な冷却能力の低下
を招かないようにしたものである． さらに，受熱板の温度が高くなり過ぎないようにするた
め，低融点金属の使用により，冷却管と母材の間の熱抵
抗を低減するようにしたものである． 〔作用〕 第３図は、受熱面に一様な高エネルギ粒子による熱負荷
が加わったときの冷却管壁面上の熱流束分布である。従
来の冷却管が回転しない場合は、受熱面に一番近いとこ
ろで熱流束が最犬となり、ここから離れるに従って，即
ち、角度が大きくなるに従って熱流束は小さくなる。こ
れに対し冷却管を回転させると，冷却管の壁面内におけ
る熱の通過時間に遅れがあるため、温度の高い部分が回
転方向に沿って壁面内の熱伝導現象よりも早く移動し，
冷却面に沿った温度分布、及び、熱流束分布は均一化さ
れる．そのため、熱流束の最大値は小さくなる．回転数
を大きくするとその傾向はレ）つそう顕著になり、回転
数力Ｓ無限大の極限では冷却管壁面全体にわたって熱流
束は一様になる。即ち、冷却管を回転させると最大熱流
束が低下するので、沸騰遷移までの余裕が大きくなり、
急激な冷却能力の低下を招かない。従って、従来の場合
よりも高い熱負荷を受けることが出来る。

一方，沸騰遷移の条件は、冷却水の圧力，流速，温度等
に依存し、冷却水の圧力，流速が大きいほど沸騰遷移を
起こす熱流束は高くなる。従って，同一熱負荷では、冷
却管を回転させる方が、従来の場合よりも冷却水の流速
や圧力を緩和させることが可能となり、冷却系の負担を
軽減することができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第工図に示す。核融合装置用高熱負荷
受熱板には、母材４内に冷却管１が設置されており、冷
却管と母材の間には，低融点金属５が挿入されている。

母材には、銅等の熱伝導率の高い材料を用いる。母材の
表面に保護林２として、黒鉛，炭化けい素やタングステ
ンなどの高融点材料が設置されている。母材と保護材の
間には熱膨張率の違いを吸収するための緩衝材３が設置
されている。冷却管の一端には冷却管を回転させるため
の駆動用歯車７が設置されており、又，両端には、冷却
水分配用のヘツダ９が取り付けられている．ヘッダと冷
却管の間には、冷却水が真空中に漏れないように冷却水
シール部８が設けられている。高エネルギ粒子１１のも
っている運動エネルギは高エネルギ粒子が受熱面１２に
衝突することにより熱に変換される。この熱は保護材，
ＭＩ衝材を通って、母材に至る。母材からはさらに、低
融点金属を経て、冷却管管壁を通り，冷却面１３より冷
却水６へ出て行く。このとき，冷却管は、駆動力伝達軸
１０、及び、駆動用歯車７より、回転力を与えられて回
転している．そのため，温度の高い部分が回転方向に沿
って、壁面内の熱伝導現象よりも早く移動し、冷却面に
沿って温度分布、及び、熱流束分布は均一化され，最大
熱流束は低下する．低融点金属は、冷却管が回転する際
のしゆう動面の潤滑，及び、熱抵抗を低減するために設
けられている。

このように本発明の一実旅例によれば、冷却面における
最大熱流束が低下するため、沸Ｓ遷移までの余裕が大き
く、急激な冷却能力の低下をまねかなくなり，高い熱負
荷を受けることが出来る効果がある．また、熱負荷を変
えない場合は、冷却条件を緩和でき、冷却水の流速や圧
力を低下出来る効果がある。

第４図は、本発明の第二の実施例である。構或は第一の
実施例と同じであるが、冷却水の排水管のへツダｌ６が
給水管を同じ側取り付けてあるところが異なる。このた
め，冷却管内部にも、排水用配管工４が設置されており
、冷却管内で加熱された冷却水は、この排水管を通って
排水管ヘシダに流れ込む。本実施例の機能、及び、効果
は第一の実施例とほぼ同じであるが、本実施例の特有の
効果は、給水管と排水管が一本にまとまっているため、
冷却水シール部が一箇所ですみ、全体の大きさを小さく
できることである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、冷却面での最大熱流束を低減し、沸騰
遷移にたいする余裕が大きくできるため、高い熱負荷を
受けることができる効果がある。また、冷却管と母材と
の間の接触熱抵抗を低減できるため、受熱板全体が高温
になることがない．

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の一実施例の説明図、第２図は従来例の
説明図、第３図は本発明の原理の説明図、第４図は本発
明の第二の実施例の説明図を示す。 １・・・冷却管，２・・・保護材、３・・・緩衝材，４
・・・母材、５・・・低融点金属、６・・・冷却水、７
・・・駈動よう歯車、８・・・冷却水シール部、９・・
・冷却水ヘッダ、１０・・・駆動力伝達軸、ｌ１・・・
高エネルギ粒子，１２・・・受第 １ 図 第 ２ 図 第３　図 角度 θ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、核融合装置などの高熱負荷を受ける受熱板において
   、 冷却管が回転する構造をもつことを特徴とする高熱負荷
   受熱板。 ２、請求項１において、 前記受熱板で冷却管と受熱板母材の間に低融点金属を配
   置した高熱負荷受熱板。