JPH0511079A - 金属ポート - Google Patents
金属ポートInfo
- Publication number
- JPH0511079A JPH0511079A JP3166674A JP16667491A JPH0511079A JP H0511079 A JPH0511079 A JP H0511079A JP 3166674 A JP3166674 A JP 3166674A JP 16667491 A JP16667491 A JP 16667491A JP H0511079 A JPH0511079 A JP H0511079A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- port
- bellows
- magnetic field
- electromagnetic force
- metal port
- 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.)
- Pending
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)
Abstract
(57)【要約】
【構成】ポート１は、筒状部４，フランジ５，ベローズ
３からなり、ベローズ３を筒状部４の角の部分に配置し
たことによってトロイダル電流は減少し、ポロイダル磁
場の弱い部分を流れるようにすることによって、ポート
に加わるトーラスの大半径方向の電磁力を大幅に減少す
ることが出来る。 【効果】電磁力を減少することが出来るため、ポートの
支持や真空容器との固定などの条件が緩和される。
３からなり、ベローズ３を筒状部４の角の部分に配置し
たことによってトロイダル電流は減少し、ポロイダル磁
場の弱い部分を流れるようにすることによって、ポート
に加わるトーラスの大半径方向の電磁力を大幅に減少す
ることが出来る。 【効果】電磁力を減少することが出来るため、ポートの
支持や真空容器との固定などの条件が緩和される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁場が変動する領域に
置かれた金属容器に設けられた金属ポートに関する。
置かれた金属容器に設けられた金属ポートに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２にトカマク型核融合装置の真空容器
システムを示す。真空容器システムは大部分が金属で作
られており、大きく分けて真空容器２とポート１からな
り、その間に伸縮性のあるベローズ６をもつのが一般的
である。図２において、２０，２１，２２は、それぞれ
トーラスの大半径方向，トロイダル方向，ポロイダル方
向と定める。真空容器２は、内部構造物の交換、プラズ
マ加熱，真空排気などのため複数のポート１をもってい
る。この真空容器システムにおいて、不純物の少ないプ
ラズマを生成するため、真空容器を４００℃程度まで加
熱し、真空容器の内壁の不純物を取り除くベーキングと
いう作業が行われる。このベーキングによる真空容器の
熱膨張は、特に、トーラスの大半径方向に大きく、その
ため真空容器の支持方法は、トーラスの大半径方向に自
由に移動可能な構造となっている。また、真空容器の熱
膨張をベローズが伸縮によって吸収し、ポートに力が加
わらないようにしている。
システムを示す。真空容器システムは大部分が金属で作
られており、大きく分けて真空容器２とポート１からな
り、その間に伸縮性のあるベローズ６をもつのが一般的
である。図２において、２０，２１，２２は、それぞれ
トーラスの大半径方向，トロイダル方向，ポロイダル方
向と定める。真空容器２は、内部構造物の交換、プラズ
マ加熱，真空排気などのため複数のポート１をもってい
る。この真空容器システムにおいて、不純物の少ないプ
ラズマを生成するため、真空容器を４００℃程度まで加
熱し、真空容器の内壁の不純物を取り除くベーキングと
いう作業が行われる。このベーキングによる真空容器の
熱膨張は、特に、トーラスの大半径方向に大きく、その
ため真空容器の支持方法は、トーラスの大半径方向に自
由に移動可能な構造となっている。また、真空容器の熱
膨張をベローズが伸縮によって吸収し、ポートに力が加
わらないようにしている。
【０００３】トカマク型核融合装置では、トーラス状の
真空容器内に強力な磁場を発生し、その磁場によってプ
ラズマを閉じ込める。プラズマは、抵抗加熱や高周波加
熱によって高温に加熱され、加熱されたプラズマ中の核
融合反応によってエネルギを発生する。このようなトカ
マク型核融合装置において、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
めるために発生され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。
真空容器内に強力な磁場を発生し、その磁場によってプ
ラズマを閉じ込める。プラズマは、抵抗加熱や高周波加
熱によって高温に加熱され、加熱されたプラズマ中の核
融合反応によってエネルギを発生する。このようなトカ
マク型核融合装置において、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
めるために発生され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。
【０００４】図３は、ディスラプション時に真空容器及
びポートに流れる渦電流を数値解析によって求めた結果
である。図３は、ポート周辺の渦電流流線８の分布を示
しており、渦電流流線８の密度が電流密度に比例し、流
線の方向が電流の方向と一致する。図３より、ポート１
の１１で示される部分にトロイダル方向２１に大電流が
流れることがわかる。この電流は、ポロイダル方向の磁
場７と相互作用し強力な電磁力９を発生する。この力の
向きは、トーラスの大半径方向内向き、すなわちポート
を真空容器方向に引っ張る方向である。ポートはこの強
力な電磁力では破壊されない強度を持つ構造で、ポート
が大きく変位しないように支持する必要がある。このよ
うな強力な電磁力を低減するため、特公平1−25037号公
報には、ポートの内壁に導電性の補強板を配置し、ポー
トを流れる渦電流を減らし、電磁力を減少するポートが
記載されている。
びポートに流れる渦電流を数値解析によって求めた結果
である。図３は、ポート周辺の渦電流流線８の分布を示
しており、渦電流流線８の密度が電流密度に比例し、流
線の方向が電流の方向と一致する。図３より、ポート１
の１１で示される部分にトロイダル方向２１に大電流が
流れることがわかる。この電流は、ポロイダル方向の磁
場７と相互作用し強力な電磁力９を発生する。この力の
向きは、トーラスの大半径方向内向き、すなわちポート
を真空容器方向に引っ張る方向である。ポートはこの強
力な電磁力では破壊されない強度を持つ構造で、ポート
が大きく変位しないように支持する必要がある。このよ
うな強力な電磁力を低減するため、特公平1−25037号公
報には、ポートの内壁に導電性の補強板を配置し、ポー
トを流れる渦電流を減らし、電磁力を減少するポートが
記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術によれ
ば、ポートを流れる電流が減少し電磁力を少なくできる
が、ポートの内壁に補強板を配置していることより容器
内部へのアクセス性が低下する。核融合装置において
は、内部構造物の交換が必要なため補強板の取外しを行
わなければならず、今後の大型トカマク装置では、内部
構造物の交換は遠隔操作によって行われるために、補強
板の取外し作業は容易ではない。また、高出力の中性粒
子ビーム入射ポートとして使用することは、補強板に中
性粒子ビームの高負荷がかかる等の問題がある。
ば、ポートを流れる電流が減少し電磁力を少なくできる
が、ポートの内壁に補強板を配置していることより容器
内部へのアクセス性が低下する。核融合装置において
は、内部構造物の交換が必要なため補強板の取外しを行
わなければならず、今後の大型トカマク装置では、内部
構造物の交換は遠隔操作によって行われるために、補強
板の取外し作業は容易ではない。また、高出力の中性粒
子ビーム入射ポートとして使用することは、補強板に中
性粒子ビームの高負荷がかかる等の問題がある。
【０００６】本発明の目的は、ポートに発生する電磁力
を軽減したポートを提供することにある。
を軽減したポートを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明はポートの周方向に分散的に高抵抗部を設
け、その高抵抗部をポートの長さ方向に、生じる電磁力
がポートの長さ方向である磁場の強い部分に設ける。
め、本発明はポートの周方向に分散的に高抵抗部を設
け、その高抵抗部をポートの長さ方向に、生じる電磁力
がポートの長さ方向である磁場の強い部分に設ける。
【０００８】
【作用】本発明によれば、生じる電磁力がポートの長さ
方向である磁場の強い部分に高抵抗部を設けることによ
り、迂回して磁場の弱い部分を渦電流が流れるため、ポ
ートの長さ方向に加わる電磁力が減少する。
方向である磁場の強い部分に高抵抗部を設けることによ
り、迂回して磁場の弱い部分を渦電流が流れるため、ポ
ートの長さ方向に加わる電磁力が減少する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は第
一の実施例による核融合装置の真空容器ポートの全体図
である。ポートは、厚肉筒状部４，フランジ５，ベロー
ズ３、からなっている。図４は第一の実施例における、
ベローズ３及び筒状部４のトーラスの大半径方向に垂直
な面での断面図である。本実施例では、ポートの真空容
器側の端にベローズ３からなる高抵抗部を厚肉筒状部４
の角の部分に配置したことを特徴とし、筒状部４，フラ
ンジ５，ベローズ３は、それぞれ溶接により一体化さ
れ、強度的に弱いベローズ３が分散されて配置される。
またベローズは、強度的に強い厚肉筒状部４とフランジ
５によって補強されるため、ポート全体としての強度の
低下は少ない。
一の実施例による核融合装置の真空容器ポートの全体図
である。ポートは、厚肉筒状部４，フランジ５，ベロー
ズ３、からなっている。図４は第一の実施例における、
ベローズ３及び筒状部４のトーラスの大半径方向に垂直
な面での断面図である。本実施例では、ポートの真空容
器側の端にベローズ３からなる高抵抗部を厚肉筒状部４
の角の部分に配置したことを特徴とし、筒状部４，フラ
ンジ５，ベローズ３は、それぞれ溶接により一体化さ
れ、強度的に弱いベローズ３が分散されて配置される。
またベローズは、強度的に強い厚肉筒状部４とフランジ
５によって補強されるため、ポート全体としての強度の
低下は少ない。
【００１０】図５に第一の実施例におけるディスラプシ
ョン時の渦電流流線８の分布を示す。この図は、従来技
術で説明した図３に対応したものである。図３において
１１の部分に流れていた渦電流は、図５が示すようにベ
ローズを入れることによって、ベローズを迂回してポー
トの真空容器側より離れた部分を流れるようになり、１
５の部分の電流密度は減少する。図６は、第一の実施例
におけるトーラス型核融合装置のプラズマディスラプシ
ョン時のポロイダル磁束１３の分布図である。図６にお
いて、１は真空ポート、２は真空容器、１２はポロイダ
ル磁場コイル、１３はポロイダル磁束を示している。ポ
ロイダル磁束１３の密度は磁場の大きさに比例する。ト
ーラス型核融合装置のポロイダル磁場には、磁場の弱い
部分１０が存在し、従来技術のポートに流れる渦電流
は、主に磁場の強いポートのつけ根付近を流れる。本実
施例では、磁場の弱い部分１０付近を流れる。このよう
に、ベローズ３をポートのつけ根からポロイダル磁場の
弱い部分１０の手前まで入れることによって、トロイダ
ル電流をポロイダル磁場の弱い部分に導いてやることが
出来る。
ョン時の渦電流流線８の分布を示す。この図は、従来技
術で説明した図３に対応したものである。図３において
１１の部分に流れていた渦電流は、図５が示すようにベ
ローズを入れることによって、ベローズを迂回してポー
トの真空容器側より離れた部分を流れるようになり、１
５の部分の電流密度は減少する。図６は、第一の実施例
におけるトーラス型核融合装置のプラズマディスラプシ
ョン時のポロイダル磁束１３の分布図である。図６にお
いて、１は真空ポート、２は真空容器、１２はポロイダ
ル磁場コイル、１３はポロイダル磁束を示している。ポ
ロイダル磁束１３の密度は磁場の大きさに比例する。ト
ーラス型核融合装置のポロイダル磁場には、磁場の弱い
部分１０が存在し、従来技術のポートに流れる渦電流
は、主に磁場の強いポートのつけ根付近を流れる。本実
施例では、磁場の弱い部分１０付近を流れる。このよう
に、ベローズ３をポートのつけ根からポロイダル磁場の
弱い部分１０の手前まで入れることによって、トロイダ
ル電流をポロイダル磁場の弱い部分に導いてやることが
出来る。
【００１１】よって、ポートに加わるトーラスの大半径
方向の電磁力を大幅に減少することが出来る。
方向の電磁力を大幅に減少することが出来る。
【００１２】本発明の第二の実施例を図７により説明す
る。図７は本実施例によるポートの全体図であり、ポー
ト１は、厚肉筒状部４，フランジ５，ベローズ３からな
っている。本実施例はベローズ３をポートの両端に設け
たことを特徴とし、両端のベローズ３の長さを調節する
ことによって、トロイダル電流の流れる１４の部分を実
施例１よりさらに正確に決定することができ、また、そ
の領域を狭くすることが出来る。よって、この領域をポ
ロイダル磁場の弱い部分に持っていくこによって、ポー
トに加わるトーラスの大半径方向の電磁力をさらに減少
することが出来る。
る。図７は本実施例によるポートの全体図であり、ポー
ト１は、厚肉筒状部４，フランジ５，ベローズ３からな
っている。本実施例はベローズ３をポートの両端に設け
たことを特徴とし、両端のベローズ３の長さを調節する
ことによって、トロイダル電流の流れる１４の部分を実
施例１よりさらに正確に決定することができ、また、そ
の領域を狭くすることが出来る。よって、この領域をポ
ロイダル磁場の弱い部分に持っていくこによって、ポー
トに加わるトーラスの大半径方向の電磁力をさらに減少
することが出来る。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、ディスラプション時に
ポートに加わるトーラスの大半径方向の電磁力を減少す
ることが出来るため、ポートの支持や真空容器との固定
などの条件が緩和される。
ポートに加わるトーラスの大半径方向の電磁力を減少す
ることが出来るため、ポートの支持や真空容器との固定
などの条件が緩和される。
【図１】本発明の一実施例を示すポートの斜視図。
【図２】真空容器システムを示す説明図。
【図３】ベローズを配置していない従来のポートにおけ
るディスラプション時の渦電流流線分布図。
るディスラプション時の渦電流流線分布図。
【図４】図１に示される本発明の一実施例におけるベロ
ーズの断面図。
ーズの断面図。
【図５】図１に示される実施例におけるプラズマ消滅時
の渦電流流線分布図。
の渦電流流線分布図。
【図６】トーラス型核融合装置のトーラス断面における
ポロイダル磁束分布図。
ポロイダル磁束分布図。
【図７】本発明の一実施例のポートの斜視図。
１…ポート、２…真空容器、３…ベローズ、４…厚肉筒
状部、５…フランジ、６…ベローズ。
状部、５…フランジ、６…ベローズ。
Claims (4)
- 【請求項１】金属容器と、前記金属容器に設けられた筒
状の金属ポートからなる磁場が変動する領域に置かれた
構造物において、前記金属ポートの周方向へ分散的に高
抵抗部を設けたことを特徴とする金属ポート。 - 【請求項２】請求項１において、前記高抵抗部を前記金
属ポートの長さ方向に、生じる電磁力が前記金属ポート
の長さ方向である磁場の強い部分に設けた金属ポート。 - 【請求項３】請求項１において、前記高抵抗部を前記金
属ポートの長さ方向に、生じる電磁力が前記金属ポート
の長さ方向である磁場の弱い部分以外に設けた金属ポー
ト。 - 【請求項４】請求項１において、前記高抵抗部としてベ
ローズを用いる金属ポート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3166674A JPH0511079A (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 金属ポート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3166674A JPH0511079A (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 金属ポート |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0511079A true JPH0511079A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15835623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3166674A Pending JPH0511079A (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 金属ポート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0511079A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6720912B2 (en) | 2000-10-12 | 2004-04-13 | Fujitsu Ten Limited | Single-antenna time division control type FM-CW radar |
-
1991
- 1991-07-08 JP JP3166674A patent/JPH0511079A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6720912B2 (en) | 2000-10-12 | 2004-04-13 | Fujitsu Ten Limited | Single-antenna time division control type FM-CW radar |
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