JPH05232268A - 核融合炉用ダイバータ板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマディスラプション時の電磁力をダイ
バータ板の破壊が生じないように低減し、構造および製
造工程が簡潔で、かつ信頼性が高く寿命の長いダイバー
タ板を提供する。 【構成】 入口ヘッダと出口ヘッダを有し各ヘッダ間を
併設した多数の冷却管で連結させた構造のダイバータ板
において、隣接する各冷却管間を電気的に絶縁させ、各
冷却管の少なくとも１箇所に電気絶縁性を有するセラミ
クスと金属を複合してなる傾斜機能材料製の管を冶金的
に接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核融合炉内に設置され
るダイバータ板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は核融合炉内におけるダイバータ板
の位置関係を説明する図で、同図の中央部より左側はト
ロイダルコイル部の断面、中央部より右側はトロイダル
コイル間断面を示している。同図において１０１はダイ
バータ板、１０２はプラズマ、１０３は下部プラグ、１
０４は上部プラグ、１０５は内側ブランケット、１０６
は外側ブランケットで、ダイバータ板１０１はプラズマ
１０２に近接して直接面する位置に配設されている。

【０００３】ダイバータ板１０１が導電性材料からなる
冷却管と、その両側に離れて配設した入口ヘッダおよび
出口ヘッダを冶金的に接合してなり、隣接する各冷却管
間の電気的絶縁のみを実施し、その他が導通されている
場合、プラズマ１０２が瞬時に消滅するプラズマディス
ラプションが生じた際に該ダイバータ板１０１には図６
に示すように入口ヘッダ５３、冷却管５２、出口ヘッダ
５４を通じてダイバータ板１０１に大きな渦電流５５が
誘起され、核融合炉の磁場と作用して強大な電磁力を発
生し、ダイバータ板１０１が破壊される虞れがあった。

【０００４】このため従来の技術においては発生する電
磁力を低減し、ダイバータ板１０１が破壊されるのを防
止するために、例えば図５に示すような構造を採用して
渦電流の回路を大きくしないように配慮していた。すな
わち、 ダイバータ板１０１を多数の冷却管５２の集合体と
して構成し、隣接する各冷却管５２間は電気的に絶縁さ
せる。 出入口ヘッダを介しての大きな電気回路の形成を防
ぐために、入口ヘッダ５３および出口ヘッダ５４を近接
して設置し、中間ヘッダは設置しない。 支持構造もダイバータ冷却管５２と電気的に絶縁
し、支持架台を通しての電気的回路の形成を防止する。 等の特徴を有する構造である。これによってプラズマデ
ィスラプションが生じた際にも、ダイバータ板１０１に
は図７に破線で示すような入口ヘッダ５３および出口ヘ
ッダ５４からそれぞれ対向する向きに電流５５が流れて
打ち消し合い、大きな電流の回路が形成されるのを防止
してダイバータ板１０１に作用する電磁力の低減を図る
ものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように上記従来の
技術においても、電磁力を低減してダイバータ板が破壊
されるのを防止する事が可能であったが、尚下記に示す
ような不具合を有するものであった。 ダイバータ板の冷却管は、過大な熱流束に対処し得
るように口径の小さい管を採用しているが、冷却管を折
り返して設置した場合、管の流路が長く冷却水の圧力損
失が過大となる。 核融合炉内の狭隘な空間に入口および出口ヘッダを
近接して設置する必要があり技術的に困難を伴う。 ダイバータ板冷却管の折り返し部において曲率の小
さい曲げ加工が必要となり、それに伴って保護タイルの
構造が複雑化して製造、取り付けが困難になる。 曲率の小さい折り返し部において冷却管内部にエロ
ージョンが生じ、冷却管の耐用年数が短くなる。 本発明はこのような不具合を解消し、プラズマディスラ
プション発生時に過大な渦電流の生じるのを防止し、簡
潔な構成によって設置空間が小さく耐用年数の長いダイ
バータ板を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的は前記特許請
求の範囲に記載された核融合炉用ダイバータ板によって
達成される。すなわち、隣接する各冷却管間を電気的に
絶縁させ、各冷却管の少なくとも１箇所に電気絶縁性を
有するセラミクスと金属を複合してなる傾斜機能材料製
の管を冶金的に接合した核融合炉用ダイバータ板であ
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。

【０００７】

【実施例】図１は本発明に基づくダイバータ板の斜視
図、図２はプラズマディスラプション発生時に本発明に
基づくダイバータ板に誘起される電流の向きを模式的に
説明する図、図３は電気絶縁性を有するセラミクスと金
属とを複合してなる傾斜機能材料製の管を冶金的に接合
した冷却管の部分斜視図、図４は図３における電気絶縁
部の拡大斜視図である。

【０００８】図１〜４において、１はダイバータ板、２
は冷却管、３は入口ヘッダ、４は出口ヘッダ、５は保護
タイル、６は電気絶縁部、７は誘起電流、８は電気絶縁
性セラミクス部、９，９′は傾斜部、１０，１０′は金
属部、１１，１１′は溶接部、１２はダイバータ板冷却
管である。

【０００９】ダイバータ板冷却管１４と入口ヘッダ３あ
るいは／および出口ヘッダ４との間を電気的に絶縁する
ことによって、出入口ヘッダを近接させて設置すること
なく大きい電気的回路の形成するのを防止することが可
能になる。絶縁の方法として例えば電気絶縁性を有する
セラミクス製の管をろう付け等によって接合することが
考えられる。

【００１０】しかしダイバータ板冷却管は次のような要
求があるためにセラミクスのろう付け構造は採用するこ
とが出来なかった。 真空および圧力境界としての信頼性が不十分である
こと。 絶縁部近傍での電磁力に伴うせん断力に対する強度
が不十分であること。 運転の繰り返しに伴う熱サイクルに対する寿命が不
十分であること。

【００１１】これに対して本願発明は管状に形成した傾
斜機能材料からなる電気絶縁部６を作製し、これを介在
させてダイバータ板冷却管１２と入口ヘッダ３、出口ヘ
ッダ４とを冶金的に接合させることによってヘッダを介
しての電気回路の形成を防止し、プラズマディスラプシ
ョン時の電磁力を低減させてダイバータ板１の破壊防止
を図るものである。

【００１２】図３〜４に示す電気絶縁部６は、中央部に
電気絶縁性セラミクス部８を配し、軸方向両端部に溶接
可能な金属部１０、１０′を配し、上記電気絶縁性セラ
ミクス部８と両金属部１０、１０′との間に成分を連続
的あるいは段階的に傾斜させた傾斜部９、９′を配設し
たもので、材質に応じて選択された各部材を溶射法、焼
結法、物理・化学蒸着法あるいは自己発熱反応法等によ
って一体化したもので、接合するダイバータ板冷却管１
２に適合する寸法に成形しておく。

【００１３】傾斜部９、９′は成分が、電気絶縁性セラ
ミクス部８側は該セラミクスに近い成分を有し、他端側
は金属部１０、１０′に近い成分を有していて、その間
は連続的あるいは段階的に成分が傾斜するように配慮し
てある。傾斜部１０、１０′は電気絶縁性とともに熱膨
張率も連続的あるいは段階的に変化していることによ
り、核融合炉の供用時および製造時の溶接等に伴って温
度分布が生じた場合にも、発生する熱応力が緩和され、
捩じれ、曲がりあるいは割れ等の発生を防止してダイバ
ータ板冷却管１２の健全性を確保する。

【００１４】このようにして構成されたダイバータ板１
は、プラズマディスラプション発生時に誘起される電流
が、図２に示すように電気絶縁部６によって遮断される
ために大きい回路を形成することがなく、従って発生す
る電磁力も低減されてダイバータ板に破壊を生じるとが
ない。

【００１５】

【発明の効果】このように本発明によれば上記実施例に
おいて説明したように下記に示す効果を奏する。 プラズマディスラプション時の電磁力をダイバータ
板の破壊が生じない程度まで低減し得る。 ダイバータ板冷却管のヘッダの設置位置が自由にな
ることから、制約の厳しい核融合炉内において設置空間
を小さくし得る。 ダイバータ板冷却管の両端部に入口および出口の集
合ヘッダを設置し得ることから、高熱流束に対応させた
小さい径のダイバータ板冷却管の長さを短くさせ、冷却
水側の圧力損失を約１／２程度に低減し得る。 ダイバータ板冷却管の曲率の小さい折り返し部を排
したことにより、製造工程を簡素化してコストを低減
し、冷却管内部のエロージョンを低減して寿命を延長さ
せるとともに、保護タイルの取り付けを容易にし得る。 ダイバータ板冷却管の全体の長さを短縮したことに
より、製造コストを低減し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づくダイバータ板の斜視図である。

【図２】プラズマディスラプション発生時に本発明に基
づくダイバータ板に誘起される電流の向きを模式的に説
明する図である。

【図３】電気絶縁性を有するセラミクスと金属とを複合
してなる傾斜機能材料製の管を冶金的に接合した冷却管
の部分斜視図である。

【図４】図３における電気絶縁部の拡大斜視図である。

【図５】従来技術のダイバータ板の斜視図である。

【図６】隣接する冷却管間の電気的絶縁のみを行った場
合のダイバータ板に誘起される電流の向きを模式的に説
明する図である。

【図７】隣接する冷却管間の電気的絶縁と、入口および
出口ヘッダを近接させた構造のダイバータ板に誘起され
る電流の向きを模式的に説明する図である。

【図８】核融合炉内におけるダイバータ板の位置関係を
説明する図である。

【符号の説明】

１ ダイバータ板 ２ 冷却管 ３ 入口ヘッダ ４ 出口ヘッダ ５ 保護タイル ６ 電気絶縁部 ７ 誘起電流 ８ 電気絶縁性セラミクス部 ９，９′ 傾斜部 １０，１０′ 金属部 １１，１１′ 溶接部 １２ ダイバータ板冷却管 ５２ 冷却管 ５３ 入口ヘッダ ５４ 出口ヘッダ ５５ 誘起電流 １０１ ダイバータ板 １０２ プラズマ １０３ 下部プラグ １０４ 上部プラグ １０５ 内側ブランケット １０６ 外側ブランケット

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 瓊介 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 (72)発明者 西尾 敏 茨城県那珂郡那珂町向山字中原801番地の １ 日本原子力研究所那珂研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 核融合炉内に設置され、入口ヘッダと出
   口ヘッダを有し各ヘッダ間を併設した多数の冷却管で連
   結させた構造のダイバータ板において、隣接する各冷却
   管間を電気的に絶縁させ、各冷却管の少なくとも１箇所
   に電気絶縁性を有するセラミクスと金属を複合してなる
   傾斜機能材料製の管を冶金的に接合したことを特徴とす
   る核融合炉用ダイバータ板。