JPH07104079A - 複層構造ペレット及びその製造方法並びにその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各層部の大きさと相対位置が明確で、確実に
内層部が生成され、必要な局所に適確に無駄なく燃料の
供給ができる複層構造ペレットを製造する。 【構成】 極低温に保持され、ペレット冷却用無酸素銅
ブロック９，１０に摺動自在に支持されたペレットキャ
リアディスク１５の貫通孔３１にペレット冷却用無酸素
銅ブロック９の孔部２５にて重水素ガスを供給してこれ
を冷却固化して固体重水素３３を形成し、孔部２６にて
この固体重水素の一方の端面に穴開けシャフト３５で穴
３４を開け、孔部２７にてこの穴に三重水素ガスを導入
してこれを冷却固化させ、続いて孔部２８にてペレット
移動シャフト４１で固体重水素の他方の端面をペレット
キャリアディスクの貫通孔から所定量移動させた後、固
体重水素３３の他方の端面を所定量削り取り、孔部２９
にて固体重水素３３の一方の端面に重水素ガスを導入し
て、固体重水素を追加生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば核融合炉や核融
合実験装置の高温プラズマ中へ入射し、燃料補給、粒子
輸送の解明、及びプラズマ加熱の効率の改善等に使用す
る複層構造ペレット及びその製造方法並びにその製造装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在の主要エネルギー源である化石資源
は将来枯渇することになるので、核融合反応を利用した
新エネルギーの開発がＥＣ、日本、米国、ロシアなどで
推進されており、開発の進展に伴って実験装置は大型化
し、生成されるプラズマの大きさも増大している。この
核融合反応を利用した炉の内、最も到達し易いと考えら
れているのは、反応効率の高さから重水素と三重水素を
燃料として用いたＤ−Ｔ反応型の核融合炉である。

【０００３】この場合の燃料補給法としては、ガスパフ
法が一般に知られている。このガスパフ法は重水素と三
重水素ガスをプラズマの外から噴射してプラズマ中に注
入する方法である。

【０００４】しかし、このガスパフ法では上述のように
プラズマが大型化してプラズマの中心部まで燃料粒子が
入りにくいこと、またプラズマ周辺部にダイバータ層と
呼ぶ領域があって燃料粒子がプラズマの中へ入る前にプ
ラズマ外へ押し戻される可能性も高いこと等、様々な問
題点があった。

【０００５】この対策として、従来、三重水素ガスを固
化した単層ペレットや重水素ガスと三重水素ガスの混合
ガスを固化した単層ペレットをプラズマ中に注入するこ
とが考えられ、一部実験も行われた。

【０００６】このような単層ペレットを製造するペレッ
ト製造装置としては、クライオ部に液体ヘリウムを流す
ことによって、極低温に冷却した金属板に開けた穴又は
金属パイプ内などに水素同位体ガスを供給しこれを冷却
固化して単層ペレットを製造するものが一般に知られて
いる。その後、単層ペレットの内部に別の水素同位体を
形成するものとして特開平４−２４０１０２号公報に開
示された技術が開示されたが、この装置は外層と内層の
水素同位体の混合比を変えることを可能とするものであ
る。

【０００７】このような装置で製造されたペレットで
は、固体三重水素がペレット表面に表れるような構造の
ペレットが製造される。このため、このようなペレット
を核融合炉等のプラズマ中に入射すると、核融合反応が
効率良く起こる高温高密度のプラズマ内部以外の温度の
比較的低いプラズマ周辺部分にも三重水素を供給してし
まう虞があった。

【０００８】具体的には、三重水素は放射性物質である
ので、排気ポンプ系や回収系、分離システムの負担を減
らすため、できるだけ無駄な消費を避けることが望まれ
るのに対し、通常のペレット入射によりダイバータ層領
域などに供給された三重水素は、核融合反応に使われる
ことなくプラズマ外へ出て、一部は真空容器内壁に吸着
し、残りは排気ポンプ系により系外へ出てしまい、三重
水素の回収系、分離システムの負担が増大するという問
題点があった。

【０００９】その後、このような問題を解決するため、
ペレットの中核を固体三重水素で構成するとともに、こ
の固体三重水素を固体重水素で完全に覆って外層部とし
た複層構造ペレットが考案された。このような複層構造
ペレットを製造する複層構造ペレット製造装置について
は、特開平４−３３５１８７号公報に開示されたものが
知られている。

【００１０】この複層構造ペレット製造装置は、金属パ
イプ内でのガス固化法を使用して複層構造ペレットを製
造するものである。具体的には、先ず重水素を金属パイ
プ内に供給し金属パイプ冷却表面上に中空の固体重水素
層を作り、その後三重水素ガスをその中空部へ供給して
固体三重水素を生成し、その後両サイドから再び重水素
ガスを供給して固体重水素で固体三重水素を完全に覆う
ことにより、複層構造ペレットを製造するものである。

【００１１】ところで、今後、核融合炉を展望するとき
に粒子及び熱の輸送の物理の解明が必須である。その輸
送の程度によって設計上必要な核融合炉の大きさが大巾
に異なるから、核融合炉建設のコストに直接影響してく
る産業上重大な問題である。

【００１２】しかし、今までの多年の努力にもかかわら
ず高温プラズマにおける粒子及び熱の輸送が解明された
とは言い難い。このような問題を解明するための方法と
して、従来、能動的粒子輸送計測法が知られている。

【００１３】この能動的粒子輸送計測法としては、その
代表的なものにレーザーブローオフ法及び不純物ペレッ
ト入射法の２つが挙げられる。

【００１４】このレーザーブローオフ法は、ガラスなど
の基板にシリコンやアルミニウムの薄膜を付着しておい
て、プラズマ閉じ込め真空容器中でこれにレーザー光を
当て付着物質を蒸発させプラズマ中に侵入させその後の
粒子の振舞いを観測するものであり、また、不純物ペレ
ット入射法に使用される不純物ペレット射出装置は、リ
チウムなどの固体単一材料をペレット状にしたものを常
温の金属板に開けた穴にセットし、これを高圧のガス等
で射出する装置であった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような複
層構造ペレット製造装置は実用化されておらず、しか
も、従来から良く知られたペレット製造法である金属パ
イプ内でのガス固化法を使用しているため、この装置に
より製造された複層構造ペレットは、実際には外層部の
重水素の中央部が内部に向けて盛り上がって生成されて
しまうという問題があった。しかも、このような装置で
は、この問題を解消できるような各層部の大きさ及び相
対位置を明確に決定する機構は設けられていなかったま
た、三重水素ガスの方が固化温度が高いため、複層構造
ペレットの外層部の固化重水素円筒状の中空部に三重水
素ガスが固化せず、固化重水素円筒端部に固化してしま
うという問題点もあった。

【００１６】ところで、核融合炉の粒子及び熱の輸送の
物理の解明を行う際、上述の能動的粒子輸送計測法で
は、供給された粒子の絶対量が特に空間的に不明であ
り、プラズマ周辺からプラズマ内部にまで粒子をグロー
バルに供給してしまうので、粒子輸送の空間的な変化な
どについて定量的にはっきりしないという問題点があっ
た。

【００１７】また、核融合炉または核融合実験装置の高
温プラズマ中においてイオンサイクロトロン周波数領域
加熱法におけるテイルイオンとなるべき粒子がプラズマ
中全体に存在するため、加熱された高エネルギーイオン
がプラズマ中の損失の大きい領域にも存在し、加熱効率
が減少するという問題点があった。

【００１８】上記問題を解消するため、核融合炉の粒子
及び熱の輸送の物理の解明を行う際にも、燃料補給用の
ペレットと同様の複層構造を有するペレット、すなわち
各層部の大きさと相対位置を明確に決定でき、従ってプ
ラズマ中の必要な局所に適確に無駄なく粒子の供給がで
き、例えばリチウム等の微小固体片を内層部とする複層
構造ペレットの出現が望まれる。

【００１９】しかしながら、上述した装置においては、
このような複層構造ペレットを製造することは装置の構
成上不可能であるという問題点があった。また、このよ
うな複層構造ペレットを製造する際、先に微小固体片を
中空に置き、その外側に重水素を固化させて、複層構造
ペレットを製造することも考えられるが、これを実施す
るのは非常に困難であるという問題もあった。

【００２０】そこで本発明は、各層部の大きさと相対位
置を明確に決定でき、かつ確実に内層部を生成でき、従
ってプラズマ中の必要な局所に適確に無駄なく燃料の供
給ができる複層構造ペレットを容易に製造することがで
きる複層構造ペレットの製造方法及びその製造装置を提
供しようとするものである。

【００２１】また、本発明は、各層部の大きさと相対位
置を明確に決定でき、かつ核融合炉の粒子及び熱の輸送
計測を行うことができ、従ってプラズマ中の必要な局所
に適確に無駄なく観察用の粒子の供給ができ、しかも容
易に製造することができる内層部が微小固体片で構成さ
れた複層構造ペレット及びその製造方法並びにその製造
装置を提供しようとするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１対応の発明は、
ペレット搬送体に設けられた空間部にペレットの外層部
の構成材料となる第１のペレット構成材料を供給しこれ
を冷却固化してペレット固化体を形成した後、このペレ
ット固化体の一方の端面に空洞部を形成し、さらにこの
空洞部にペレットの内層部の構成材料となる第２のペレ
ット構成材料を供給してこれを冷却固化し、続いてペレ
ット固化体の他方の端面を所定量削り取った後、ペレッ
ト固化体の一方の端面に第１のペレット構成材料を追加
供給しこれを冷却固化するものである。

【００２３】請求項２対応の発明は、貫通孔を有し、か
つ一方向に移動するペレット搬送体と、このペレット搬
送体を極低温に冷却する冷却手段と、ペレット搬送体に
対向して設けられ、ペレット搬送体の貫通孔にペレット
の外層部の構成材料となる第１のペレット構成材料を供
給する第１のペレット構成材料供給手段と、ペレット搬
送体に対向して設けられるとともに、第１のペレット構
成材料供給手段の下流側に設けられ、かつペレット搬送
体の貫通孔に第１のペレット構成材料が冷却固化して形
成されたペレット固化体の一方の端面に所望の空洞部を
形成する空洞部形成手段と、ペレット搬送体に対向して
設けられるとともに、空洞部形成手段の下流側に設けら
れ、かつ空洞部形成手段が形成したペレット固化体の空
洞部にペレットの内層部の構成材料となる第２のペレッ
ト構成材料を供給する第２のペレット構成材料供給手段
と、ペレット搬送体に対向して設けられるとともに、第
２のペレット構成材料供給手段の下流側に設けられ、か
つペレット固化体の他方の端面をペレット搬送体の貫通
孔から所定量押し出す押出し手段と、ペレット搬送体に
対向して設けられるとともに、押出し手段に対向して設
けられ、かつ押出し手段で押し出されたペレット固化体
の他方の端面を削除するペレット固化体削除手段と、ペ
レット搬送体に対向して設けられるとともに、ペレット
固化体削除手段の下流側に設けられ、かつペレット搬送
体の一方の端面に第１のペレット構成材料を追加供給す
る第３のペレット構成材料供給手段とを備えるものであ
る。

【００２４】請求項３対応の発明は、ペレット搬送体に
設けられた空間部にペレットの外層部の構成材料となる
第１のペレット構成材料を供給しこれを冷却固化してペ
レット固化体を形成した後、このペレット固化体の一方
の端面に微小固体片を挿入し、続いてペレット固化体の
他方の端面を所定量削り取った後、ペレット固化体の一
方の端面に第１のペレット構成材料を追加供給しこれを
冷却固化するものである。

【００２５】請求項４対応の発明は、貫通孔を有し、か
つ一方向に移動するペレット搬送体と、このペレット搬
送体を極低温に冷却する冷却手段と、ペレット搬送体に
対向して設けられ、ペレット搬送体の貫通孔にペレット
の外層部の構成材料となる第１のペレット構成材料を供
給する第１のペレット構成材料供給手段と、ペレット搬
送体に対向して設けられるとともに、第１のペレット構
成材料供給手段の下流側に設けられ、かつ先端に微小固
体片を装着した棒状体を有し、ペレット搬送体の貫通孔
に第１のペレット構成材料を冷却固化して形成したペレ
ット固化体の一方の端面にこの棒状体で微小固体片を挿
入する微小固体片挿入手段と、ペレット搬送体に対向し
て設けられるとともに、微小固体片挿入手段の下流側に
設けられ、かつペレット固化体の他方の端面をペレット
搬送体の貫通孔から所定量押し出す押出し手段と、ペレ
ット搬送体に対向して設けられるとともに、押出し手段
に対向して設けられ、かつ押出し手段で押し出されたペ
レット固化体の他方の端面を削除するペレット固化体削
除手段と、ペレット搬送体に対向して設けられるととも
に、ペレット固化体削除手段の下流側に設けられ、かつ
ペレット搬送体の一方の端面に第１のペレット構成材料
を追加供給する第３のペレット構成材料供給手段とを備
えるものである。

【００２６】請求項５対応の発明は、内層部を構成する
常温で固体の微小固体片と、この微小固体片の全外周を
覆っている外層部とからなり、微小固体片が外層部内の
箇所に位置したものである。

【００２７】

【作用】このような構成の本発明においては、冷却手段
でペレット搬送体を極低温に冷却する。そして、ペレッ
ト搬送体の貫通孔を第１のペレット構成材料供給手段に
対向する位置まで移動し、この第１のペレット構成材料
供給手段によりペレット搬送体の貫通孔に第１のペレッ
ト構成材料を供給しこれを冷却固化してペレット固化体
を形成する。その後、ペレット搬送体の貫通孔を空洞部
形成手段に対向する位置まで移動し、この空洞部形成手
段によりペレット固化体の一方の端面に所望の空洞部を
形成する。次に、ペレット搬送体の貫通孔を第２のペレ
ット構成材料供給手段に対向する位置まで移動し、第２
のペレット構成材料供給手段によりペレット固化体の空
洞部に第２のペレット構成材料を供給しこれを冷却固化
する。続いて、ペレット搬送体の貫通孔を押出し手段に
対向する位置まで移動し、この押出し手段によりペレッ
ト固化体の他方の端面をペレット搬送体の貫通孔からペ
レット固化体削除手段に向けて所定量押し出した後、ペ
レット搬送体の貫通孔を第３のペレット構成材料供給手
段に対向する位置まで移動する。このとき、ペレット固
化体削除手段によりこの押出し手段で押し出されたペレ
ット固化体の他方の端面が削除される。そして、第３の
ペレット構成材料供給手段によりペレット固化体の一方
の端面に第１のペレット構成材料を追加供給しこれを冷
却固化する。

【００２８】また、冷却手段でペレット搬送体を極低温
に冷却する。そして、ペレット搬送体の貫通孔を第１の
ペレット構成材料供給手段に対向する位置まで移動し、
この第１のペレット構成材料供給手段によりペレット搬
送体の貫通孔に第１のペレット構成材料を供給しこれを
冷却固化してペレット固化体を形成する。その後、ペレ
ット搬送体の貫通孔を微小固体片挿入手段に対向する位
置まで移動し、この微小固体片挿入手段によりペレット
固化体の一方の端面に先端に微小固体片を装着した棒状
体でこの微小固体片を挿入する。続いて、ペレット搬送
体の貫通孔を押出し手段に対向する位置まで移動し、こ
の押出し手段によりペレット固化体の他方の端面をペレ
ット搬送体の貫通孔からペレット固化体削除手段に向け
て所定量押し出した後、ペレット搬送体の貫通孔を第３
のペレット構成材料供給手段に対向する位置まで移動す
る。このとき、ペレット固化体削除手段によりこの押出
し手段で押し出されたペレット固化体の他方の端面が削
除される。そして、第３のペレット構成材料供給手段に
よりペレット固化体の一方の端面に第１のペレット構成
材料を追加供給しこれを冷却固化する。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を、内層部が三重水素で構成さ
れるとともに、外層部が重水素で構成された複層構造ペ
レットを製造する製造装置に適用した場合の実施例を図
面を参照して説明する。

【００３０】図１は、本実施例の構成を示す断面図で、
１はケーシングである。このケーシング１は、主ケーシ
ング２，３、この主ケーシング２及び３をつなぐケーシ
ング４，５及び主ケーシング２に接続した後述するペレ
ット射出管（銃身）４８を被う射出管ケーシング６とか
らなっている。このケーシング１内は真空ポンプ（図示
しない）で高真空に排気される。

【００３１】前記ケーシング１内にはペレット冷却用無
酸素銅ブロック９，１０が設けられ、このペレット冷却
用無酸素銅ブロック９，１０には、このブロック９，１
０やペレットを冷却するための熱交換器７，８が装着さ
れている。

【００３２】前記熱交換器７には液体ヘリウム流入配管
１１及びヘリウムガス流出配管１２が接続されており、
熱交換器８には液体ヘリウム流入配管１３及びヘリウム
ガス流出配管１４が接続されている。

【００３３】これら熱交換器７、液体ヘリウム流入配管
１１，１３、ヘリウムガス流出配管１２，１４は冷却手
段を構成する。

【００３４】これら液体ヘリウム流入配管１１，１３か
らは液体ヘリウムが流入し、ヘリウムガス流出配管１
２，１４からは液体ヘリウム又はヘリウムガスが流出す
るようになっている。これにより、それぞれの熱交換器
７，８が冷却されるようになっている。

【００３５】前記ペレット冷却用無酸素銅ブロック９及
び１０の間にはペレット搬送体としての板状のペレット
キャリアディスク１５が挟持されており、このペレット
キャリアディスク１５はペレット冷却用無酸素銅ブロッ
ク９及び１０の間を上下方向に摺動可能になっている。

【００３６】前記ペレットキャリアディスク１５の下部
には、このペレットキャリアディスク１５の位置をケー
シング１の外部から確認するための貫通孔１６が設けら
れている。

【００３７】この貫通孔１６には前記主ケーシング２に
設けられた真空窓１７を通して照射されたレーザー光が
通過するようになっており、このレーザー光が貫通孔１
６を通過する度合を前記主ケーシング３に設けられた真
空窓１８を通じて観測することによってペレットキャリ
アディスク１５の位置確認を行うことができるようにな
っている。

【００３８】前記ペレットキャリアディスク１５には、
このペレットキャリアディスク１５をペレット冷却用無
酸素銅ブロック９及び１０に対して上下に移動するため
の駆動シャフト１９，２０が設けられている。なお、こ
の駆動シャフト１９，２０に取り付けた位置検出器によ
ってもペレットキャリアディスク１５の位置確認を行う
ことができるようになっている。

【００３９】このように、駆動シャフト１９，２０の位
置検出器やレーザー光による真空窓１８からの観測によ
りペレットキャリアディスク１５の高精度の位置確認及
び構造材料の伸び変化などの観測及び確認を行う。

【００４０】前記熱交換器７，８及びペレット冷却用無
酸素銅ブロック９，１０、ペレットキャリアディスク１
５等は前記主ケーシング３に設けられた支持板２１，２
２に支持されている。

【００４１】前記ペレット冷却用無酸素銅ブロック１０
には側方からペレットキャリアディスク１５に向けて貫
通する６個の円筒状の孔部２５，２６，２７，２８，２
９，３０が設けられており、これら孔部２５，２６，２
７，２８，２９，３０は上方から下方に向けて順に配列
されている。

【００４２】一方、ペレットキャリアディスク１５には
板厚方向に貫通する円筒状の空間部としての貫通孔３１
が設けられている。この貫通孔３１は、前記駆動シャフ
ト１９，２０でペレットキャリアディスク１５を上下に
移動することによって、前記ペレット冷却用無酸素銅ブ
ロック１０の孔部２５，２６，２７，２８，２９，３０
に対向する位置に自由に移動できるようになっている。

【００４３】具体的には、例えば図１ではペレットキャ
リアディスク１５の貫通孔３１が孔部２８に対向して位
置した場合を示しているが、この貫通孔３１を孔部２８
より下方の孔部２９に対向させるには、前記駆動シャフ
ト１９，２０でペレットキャリアディスク１５を下方に
移動させる。

【００４４】前記孔部２５には第１のペレット構成材料
供給手段としてのペレット生成ガス導入用配管３２が接
続されている。この孔部２５においては固体重水素の生
成が行われる。すなわち、ペレットキャリアディスク１
５の貫通孔３１が孔部２５に対向する位置にセットされ
た状態で、ペレット生成ガス導入用配管３２から第１の
ペレット構成材料としての重水素ガスを導入する。する
と、この重水素ガスは、図２（ｂ）に示すように、ペレ
ットキャリアディスク１５の貫通孔３１で冷却固化（凝
固）する。こうして、貫通孔３１にペレット固化体とし
ての固体重水素３３が生成される。

【００４５】前記孔部２６には空洞部形成手段としての
穴開けシャフト３５がブッシング３６により支持された
状態で水平方向に摺動自在に設けられている。この孔部
２６では固体重水素の穴開け加工が行われる。

【００４６】すなわち、前記ペレットキャリアディスク
１５の貫通孔３１が孔部２６に対向する位置にセットさ
れた状態で、前記穴開けシャフト３５を図３（ａ）に示
す実線矢印の方向に移動し、ペレットキャリアディスク
１５の貫通孔３１に生成された固体重水素ペレット３３
の内部に穴開けシャフト３５の先端を所定量だけ挿入す
る。どれだけ挿入するかは、内層部の量をどの程度にす
るかによって異なるが、例えば前記ペレットキャリアデ
ィスク１５の厚みの１／２程度挿入する。

【００４７】その後、図３（ｂ）に示す実線矢印の方向
に穴開けシャフト３５を引き抜く。すると、この固体重
水素３３に後述する固体三重水素を生成するための空洞
部としての穴３４が形成される。

【００４８】前記孔部２７には第２のペレット構成材料
供給手段としての三重水素ガス導入用配管３７が接続さ
れている。この孔部２７では三重水素ガスの導入が行わ
れる。すなわち、前記ペレットキャリアディスク１５の
貫通孔３１が孔部２７に対向する位置にセットされた状
態で、三重水素ガス導入用配管３７から第２のペレット
構成材料としての三重水素ガスを導入する。

【００４９】すると、この三重水素ガスは孔部２７を通
って、固体重水素３３の穴３４に導入され、この穴３４
で冷却固化する。こうして、図４（ｂ）に示すように、
固体重水素３３の穴３４に固体三重水素４０が生成され
る。このように、固体重水素３３を介して三重水素ガス
を冷却固定することは、三重水素の方が重水素よりも凝
固点が高いため、冷却性能の観点からクライオ技術上容
易である。

【００５０】前記孔部２８には押出し手段としてのペレ
ット移動シャフト４１が水平方向に摺動自在に設けられ
ている。また、前記ペレット冷却用無酸素銅ブロック９
には、この孔部２８に対向してペレット固化体削除手段
としての孔部４２が設けられている。これら孔部２８及
び４２は、前記ペレットキャリアディスク１５の貫通孔
３１を孔部２８に対向する位置にセットすると、貫通孔
３１を介して互いに連通するようになっている。

【００５１】前記孔部２８では固体三重水素４０の中心
部への設置が行われる。すなわち、前記ペレットキャリ
アディスク１５の貫通孔３１が孔部２８に対向する位置
にセットされた状態で、ペレット移動シャフト４１を固
体重水素３３に向けて所定量、例えばペレットキャリア
ディスク１５の厚みの１／４程度移動する。すると、固
体重水素３３は図１及び図５（ａ）に示すように、固体
重水素３３はペレットキャリアディスク１５の貫通孔３
１からペレット冷却用無酸素銅ブロック９の孔部４２へ
移動する。

【００５２】すると、固体重水素３３の内部の固体三重
水素４０がペレットキャリアディスク１５の貫通孔３１
の中心部に位置される。その後、図５（ｂ）に示す実線
矢印の方向にペレット移動シャフト４１を引き抜くと、
ペレットキャリアディスク１５の貫通孔３１には、固体
重水素３３がペレット冷却用無酸素銅ブロック９の孔部
４２へはみ出した分だけ、すなわちペレットキャリアデ
ィスク１５の厚みの１／４程度の空所が形成される。

【００５３】この状態で、ペレットキャリアディスク１
５を下方へ移動し、貫通孔３１が前記孔部２９に対向す
る位置まで移動する。このとき、固体重水素３３にはペ
レット冷却用無酸素銅ブロック９及びペレットキャリア
ディスク１５によるせん断力が生じて、ペレット冷却用
無酸素銅ブロック９の孔部４２へはみ出した部分は削り
取られる。

【００５４】前記孔部２９には第３のペレット構成材料
供給手段としてのペレット生成ガス導入用配管４３が接
続されている。この孔部２９では重水素ガスの導入が行
われる。すなわち、ペレットキャリアディスク１５の貫
通孔３１が孔部２９に対向する位置にセットされた状態
で、ペレット生成ガス導入用配管４３から重水素ガスを
導入する。すると、この重水素ガスは、図６（ｂ）に示
すように、前記孔部２８で形成されたペレットキャリア
ディスク１５の貫通孔３１の空所で冷却固化し固体重水
素が追加生成される。こうして、固体三重水素４０は固
体重水素３３に完全に覆われ、しかも固体三重水素４０
が中心部に位置した複層構造ペレット４５が生成され
る。

【００５５】前記孔部３０には高圧ガス導入配管４６が
挿入して設けられている。この高圧ガス導入配管４６は
主ケーシング３を貫通している。また、ペレット冷却用
無酸素銅ブロック９には孔部３０に対向する位置に孔部
４７が設けられ、この孔部４７にはペレット射出管（銃
身）４８が挿入して設けられている。このペレット射出
管４８は主ケーシング２を貫通している。これら高圧ガ
ス導入配管４６及びペレット射出管４８は、ペレットキ
ャリアディスク１５の貫通孔３１を孔部３０に対向する
位置にセットすると、貫通孔３１を介して互いに連通す
るようになっている。

【００５６】前記孔部３０では複層構造ペレット４５の
装置からの取り出しが行われる。すなわち、ペレットキ
ャリアディスク１５の貫通孔３１が孔部３０に対向する
位置にセットされた状態で、高圧ガス導入配管４６を通
して高圧ガスを導入する。すると、複層構造ペレット４
５はペレット射出管４８の中を加速されながら走行す
る。なお、ペレット射出管４８の先端を出た複層構造ペ
レット４５は前記射出管ケーシング６の延長上に接続さ
れた観測窓（図示しない）から、その形状、速さ、構造
などが計測される。

【００５７】このような構成の本実施例においては、先
ず液体ヘリウム流入配管１１，１３から冷媒である液体
ヘリウムを熱交換器７，８にそれぞれ流入する。これに
より、ペレット冷却用無酸素銅ブロック９，１０及びペ
レットキャリアディスク１５を含むクライオ部全体は極
低温（１０Ｋ以下）に冷却される。

【００５８】次に、ペレットキャリアディスク１５の貫
通孔３１を、図２（ａ）に示すように孔部２５に対向す
る位置にセットし、ペレット生成ガス導入用配管３２か
ら重水素ガスを導入する。これにより、ペレットキャリ
アディスク１５の貫通孔３１には、図２（ｂ）に示すよ
うに固体重水素３３が生成される。

【００５９】その後、ペレットキャリアディスク１５を
図２（ｂ）に示す実線矢印の方向へ移動し、ペレットキ
ャリアディスク１５の貫通孔３１を孔部２６に対向する
位置にセットして、穴開けシャフト３５を図３（ａ）に
示す実線矢印の方向に移動して固体重水素３３に挿入
し、図３（ｂ）に示す実線矢印の方向に移動して固体重
水素３３から引き抜く。これにより、固体重水素３３に
穴３４が形成される。

【００６０】続いて、ペレットキャリアディスク１５を
図３（ｂ）に示す点線矢印の方向へ移動し、ペレットキ
ャリアディスク１５の貫通孔３１を図４（ａ）に示すよ
うに孔部２７に対向する位置にセットする。そして、三
重水素ガス導入用配管３７から三重水素ガスを導入す
る。すると、図４（ｂ）に示すように固体重水素３３の
穴３４に三重水素ガスが冷却固化され、固体三重水素４
０が生成される。

【００６１】その後、ペレットキャリアディスク１５を
図４（ｂ）に示す実線矢印の方向へ移動し、ペレットキ
ャリアディスク１５の貫通孔３１を孔部２８に対向する
位置にセットする。そして、ペレット移動シャフト４１
を図５（ａ）に示す実線矢印の方向に移動し、固体重水
素３３を押し出す。こうして、固体三重水素４０をペレ
ットキャリアディスク１５の貫通孔３１の中心部に位置
させる。

【００６２】続いて、ペレット移動シャフトを図５
（ｂ）に示す実線矢印の方向に移動して抜き去ると、ペ
レットキャリアディスク１５の貫通孔３１に空所ができ
る。

【００６３】この状態で、ペレットキャリアディスク１
５を図５（ｂ）に示す方向に移動し、貫通孔３１が前記
孔部２９に対向する位置まで移動する。このとき、固体
重水素３３は孔部４２へはみ出した部分が切り取られ、
その部分は孔部４２に残される。この残された固化重水
素は、後に昇温してペレット冷却用無酸素銅ブロック９
内の別の配管経路（図示しない）を通して回収する。

【００６４】続いて、ペレットキャリアディスク１５を
図５（ｂ）に示す点線矢印の方向へ移動し、ペレットキ
ャリアディスク１５の貫通孔３１を図６（ａ）に示すよ
うに孔部２９に対向する位置にセットする。

【００６５】そして、ペレット生成ガス導入用配管４３
から重水素ガスを導入する。すると、この重水素ガス
は、図６（ｂ）に示すように、貫通孔３１の空所で冷却
固化し固体重水素が追加生成される。こうして、固体三
重水素４０が固体重水素３３に完全に覆われた複層構造
ペレット４５が完成する。

【００６６】この後、ペレットキャリアディスク１５を
図６（ｂ）に示す実線矢印の方向へ移動し、ペレットキ
ャリアディスク１５の貫通孔３１を孔部３０に対向する
位置にセットする。そして、例えば高速高圧大流量弁や
電磁弁等を適当な時間に動作させ、高圧ガス導入配管４
６から高圧の水素やヘリウムガスを図７（ａ）に示す実
線矢印の方向から導入し、この複層構造ペレット４５を
ペレット射出管４８を通して射出する。こうして、複層
構造ペレット４５は、複層構造ペレット製造装置から取
り出される。

【００６７】そして、この固体重水素３３が全て蒸発し
た後、複層構造ペレット４５の内層部に置かれた特定の
粒子である三重水素４０のみがプラズマ中央部付近で局
所的に蒸発し、蒸発雲８４となる。こうして、高温プラ
ズマ８２中への燃料補給が行われる。

【００６８】こうして製造された複層構造ペレット４５
は、例えば効率的な燃料補給に使用される。すなわち、
前記複層構造ペレット４５を、図８に示すように、核融
合炉８１等の高温プラズマ８２中へ入射すると、プラズ
マ周辺部では複層構造ペレット４５の外層部である固体
重水素３３のみが蒸発し、領域８３のように広がる。

【００６９】このように、ＤＴ核融合炉用燃料補給用ペ
レットとして先に土台となる固体重水素３３の外層部を
生成し、その後この固体重水素３３に穴開けシャフト３
５で穴３４を開け、この穴３４へ放射性物質である三重
水素ガスを導入して冷却固化し、穴３４と反対の側面を
削り取るとともに、三重水素ガスを導入した側面に固体
重水素３３を追加生成するため、固体三重水素４０が固
体重水素３３に完全に覆われた複層構造ペレット４５が
製造できる。従って、内層部の三重水素がペレット表面
にあらわれることはない。

【００７０】また、固体重水素３３に三重水素を生成す
るための穴３４を開けるため、穴３４の大きさを変える
ことにより複層構造ペレット４５の各層部の大きさや相
対位置、すなわち固体重水素に対する三重水素の位置等
を明確に決定して製造できる。しかも、この穴３４内に
確実に三重水素ガスを冷却固化することができる。

【００７１】このような複層構造ペレット４５をプラズ
マ内部に適当な速さで入射することにより、低温低密度
のプラズマ周辺部は放射性物質ではなく排気・回収など
に問題ない外層部の重水素のみが供給され、放射性物質
である内層部の三重水素は、燃焼が効率良く起こるプラ
ズマ内部にのみ供給されて三重水素の回収系、分離シス
テムの負担を飛躍的に軽減することができる。

【００７２】また、冷却固化した重水素が通常の物質に
比べてかなり柔らかい性質を有するため、この冷却固化
した重水素に穴を開けることが極めて簡単に行える。さ
らに、固化温度が三重水素の方が重水素よりも高いため
に、重水素の中空部へ三重水素を固化させることも極め
て容易である。従って、上述の複層構造ペレット４５が
容易に製造できる。

【００７３】なお、本実施例においては、ＤＴ核融合炉
用燃料の補給用として使用される複層構造ペレット４５
を製造するものについて述べたが、必ずしもこれに限定
されるものではなく、Ｄ- ³ Ｈｅ核融合炉用燃料の補給
用として使用される複層構造ペレット、すなわち外層部
を重水素とし内層部を液体ヘリウム３とする複層構造ペ
レットを製造するものであってもよい。この場合には、
孔部２７で三重水素ガスを導入する代わりにヘリウム３
ガスを注入して、これを固体重水素３３の穴３４に冷却
液化させてもよい。

【００７４】また、外層部を水素とし内層部を重水素と
する複層構造ペレットを製造するものであってもよい。
この場合には、孔部２５及び孔部２９で重水素ガスを導
入する代わりに水素ガスを導入し、孔部２７で三重水素
ガスを導入する代わりに重水素ガスを導入してもよい。
また、この場合には、装置自体をその長手方向を水平に
して設置し、固体重水素３３の上部に穴３４を設けても
よい。これにより、液化したヘリウム３が固体重水素３
３から流れ出すことはない。

【００７５】このような複層構造ペレットを核融合炉や
核融合実験装置のプラズマ中に入射することにより、燃
料補給以外にも、プラズマ物理実験やイオンサイクロト
ロン高周波領域加熱法における加熱に必要な特定少数イ
オンの局部的供給等を行い、加熱された高エネルギーイ
オンの損失を最小限にできる。このように、プラズマ制
御等にも応用可能な複層構造ペレットを製造することが
できる。

【００７６】次に、本発明の他の実施例を図９を参照し
て説明する。

【００７７】図９はペレットキャリアディスク１５の構
成を示す図で、図１に示す装置ではペレットキャリアデ
ィスク１５がペレット冷却用無酸素銅ブロック９，１０
の間を直線的に摺動する構成であるのに対し、本実施例
においてはペレット冷却用無酸素銅ブロック９，１０の
間でペレットキャリアディスク５０が回転軸４９を中心
にして回転するようになっているところが相違する。

【００７８】また、ペレットキャリアディスク５０には
上記実施例における貫通孔３１に対応する孔部５０ａが
１つ設けられており、回転軸４９を中心にしてペレット
キャリアディスク５０を回動させることによって、この
孔部５０ａが各位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆに、順に移
動するようになっている。

【００７９】ペレット冷却用無酸素銅ブロック１０の図
１７に示す位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆには、それぞれ
ペレット冷却用無酸素銅ブロック１０の孔部２５，２
６，２７，２８，２９，３０と同様の孔部（図示しな
い）が設けられており、それぞれの構成は上記実施例と
同様である。また、各位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆでの
作用も上記実施例と同様である。

【００８０】このように、ペレットキャリアディスク５
０を回動させて、各孔部での動作を行うため、上記実施
例と同様の効果を奏するのに加えて、初期ペレット生成
位置Ａから複層構造ペレット射出位置Ｆまで一連の動作
が終了した後、図１に示す装置に比べて短時間の内に再
び初期位置Ａに戻すことができる点で、上記各孔部での
動作を繰り返し運転する場合には特に有効である。

【００８１】次に、本発明を、内層部がリチウム等の微
小固体片で構成されるとともに、外層部が重水素で構成
された複層構造ペレットを製造する製造装置に適用した
場合の実施例を図面を参照して説明する。なお、上記実
施例と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明を省
略する。

【００８２】図１０は本実施例の構成を示す図で、上記
実施例との相違点は、固体重水素内に固体三重水素を生
成する代わりに、微小固体片（例えばリチウム等）を挿
入するところである。従って、装置自体の構成の相違点
は、固体重水素に穴を開けるための孔部２６及びその穴
に三重水素を冷却固化する孔部２７の代わりに、固体重
水素に微小固体片を埋め込む工程を行う孔部５１を設け
たところである。

【００８３】この孔部５１には微小固体片５２を固体重
水素３３内に挿入するための棒状体としての微小固体片
装着シャフト５３が微小固体片装着シャフトガイド５４
に支持された状態で水平方向に摺動自在に設けられてい
る。

【００８４】前記微小固体片装着シャフト５３は、例え
ば直径５０−１００μｍ程度の細い棒状のものである。
この微小固体片装着シャフト５３は、図１１にも示すよ
うに、その後端にこの微小固体片装着シャフト５３より
も径の大きい円板状のシャフト拡大板５５が連設してい
る。

【００８５】前記微小固体片装着シャフト５３は微小固
体片装着シャフトガイド５４の小径孔５４ａに摺動自在
に挿入されており、シャフト拡大板５５は微小固体片装
着シャフトガイド５４の小径孔５４ａに連設された大径
孔５４ｂに摺動自在に挿入されている。

【００８６】前記微小固体片装着シャフトガイド５４の
大径孔５４ｂには、シャフト拡大板５５を押圧して微小
固体片装着シャフトガイド５４を先端方向に移動するシ
ャフト拡大板駆動棒５６が摺動自在に挿入されている。

【００８７】前記微小固体片装着シャフト５３、微小固
体片装着シャフトガイド５４、シャフト拡大板５５、及
びシャフト拡大板駆動棒５６は微小固体片挿入手段を構
成する。

【００８８】前記微小固体片装着シャフトガイド５４
は、その先端に微小固体片５２を装着するようになって
いる。この微小固体片５２は、例えば微小固体片５２の
材料として常温の固体では最も原子数の小さく非常に柔
らかい金属であるリチウムを使用する。

【００８９】前記微小固体片５２は、微小固体片装着装
置６１により微小固体片装着シャフトガイド５４に装着
する。具体的には、例えば微小固体片装着装置６１は、
図１２に示すように、箔装着板６２，６３、微小固体片
押し出しシャフト６４、微小固体片押し出しシャフトガ
イド６５から構成される。

【００９０】前記箔装着板６２，６３には、例えば５０
−１００μｍ程度の厚さの箔にしたリチウム６８を挟持
するようになっている。この箔装着板６２には装着孔６
６が設けられ、この装着孔６６には微小固体片押し出し
シャフトガイド６５が挿入されている。また、微小固体
片押し出しシャフトガイド６５には微小固体片押し出し
シャフト６４が摺動自在に挿入されている。

【００９１】また、箔装着板６３には前記装着孔６６に
対向する位置に装着孔６７が設けられ、この装着孔６７
には前記微小固体片装着シャフトガイド５４が挿入され
るようになっている。

【００９２】前記箔状のリチウム６８は、微小固体片押
し出しシャフト６４を図１２に示す実線矢印の方向へ移
動すると、前記微小固体片装着シャフトガイド５４の小
径孔５４ａの先端に挿入される。これにより、微小固体
片装着シャフト５３の先端には微小固体片５２が装着さ
れる。

【００９３】その後、箔装着板６３から微小固体片装着
シャフトガイド５４及び微小固体片装着シャフト５３を
引き抜いて、ペレット冷却用無酸素銅ブロック１０の孔
部５１に挿入する。

【００９４】なお、微小固体片５２には、硬度の高い材
料を使用してもよい。この場合には微小固体片装着装置
６１は、箔装着板６２，６３に挟持される箔の代わり
に、予め成型した微小固体片を多数の孔に挿入した多孔
部を挟持して、この多孔部の孔の微小固体片を微小固体
片押し出しシャフト６４により押し出して、微小固体片
装着シャフト５３の先端に装着する。

【００９５】前記孔部５１では、微小固体片５２の固体
重水素３３への挿入が行われる。すなわち、固体重水素
３３が生成されたペレットキャリアディスク１５の貫通
孔３１が孔部５１に対向する位置にセットされた状態
で、微小固体片装着シャフト５３を図１３（ｂ）に示す
実線矢印の方向へ所定量、すなわち上述した微小固体片
４０の厚みの分だけ移動し、その先端を固体重水素３３
の内部へ突き刺す。続いて、微小固体片装着シャフト５
３を図１３（ｃ）に示す実線矢印の方向へ引き抜くと、
微小固体片５２は固体重水素３３へ埋設されて内層部と
なる。

【００９６】このような構成の本実施例においては、ペ
レットキャリアディスク１５の貫通孔３１に固体重水素
３３を生成するまでは、上記実施例と同様の処理が行わ
れる。

【００９７】その後、微小固体片装着シャフト５３への
微小固体片５２の装着を行う。すなわち、図１２に示す
箔装着板６２及び６３の間に箔状のリチウム６８を装着
するとともに、微小固体片装着シャフトガイド５４を箔
装着板６３の装着孔６７に挿入し、微小固体片押し出し
シャフト６４を移動することにより、箔状のリチウム６
８を微小固体片装着シャフトガイド５４の先端に押し出
し、微小固体片５２を微小固体片装着シャフト５３の先
端に装着する。

【００９８】微小固体片５２の装着が完了すると、微小
固体片装着シャフトガイド５４を箔装着板６３から引き
抜き、ペレット冷却用無酸素銅ブロック１０の孔部５１
に挿入する。

【００９９】一方、ペレットキャリアディスク１５は、
その貫通孔３１を図１３（ａ）に示すように、ペレット
冷却用無酸素銅ブロック１０の孔部５１に対向する位置
にセットする。

【０１００】そして、微小固体片装着シャフト５３を図
１３（ｂ）に示す実線矢印の方向に移動して固体重水素
３３に挿入し、図１３（ｃ）に示す実線矢印の方向に移
動して固体重水素３３から引き抜く。これにより、固体
重水素３３の側面部に微小固体片５２が埋設される。

【０１０１】その後、孔部２８にて上記実施例における
図５の処理と同様の処理が行われる。すなわち、図１４
（ａ）に示す実線矢印の方向へ、ペレット移動シャフト
４１を例えば１／２程度押し出すことによって、微小固
体片５２をペレットキャリアディスク１５の貫通孔３１
の中心部に位置させる。

【０１０２】次に、上記実施例における図６の処理と同
様の処理が行われる。すなわち、図１５に示すように、
固体重水素３３はペレット冷却用無酸素銅ブロック９の
孔部４２へはみ出した部分が切り取られ、その反対側の
側面に固体重水素が追加生成される。こうして、内層部
の微小固体片５２が外層部の重水素に完全に覆われた複
層構造ペレット７１が完成する。

【０１０３】続いて、孔部３０にて上記実施例における
図７の処理と同様の処理が行われる。すなわち、例えば
高圧ガス導入配管４６から高圧の水素やヘリウムガスを
図１６（ａ）に示す実線矢印の方向から導入し、この複
層構造ペレット７１をペレット射出管４８を通して射出
する。こうして、複層構造ペレット７１は複層構造ペレ
ット製造装置から取り出される。

【０１０４】こうして製造された複層構造ペレット７１
は、例えばプラズマ粒子輸送計測等に使用される。すな
わち、前記複層構造ペレット７１を、図１７に示すよう
な核融合炉８１等の高温プラズマ８２中へ入射すると、
図８で説明したように、プラズマ周辺部では複層構造ペ
レット７１の外層部である固体重水素３３のみが蒸発
し、領域８３のように広がる。

【０１０５】そして、この固体重水素３３が全て蒸発し
た後、複層構造ペレット７１の内層部に置かれた特定の
粒子である微小固体片５２のみがプラズマ中央部付近で
局所的に蒸発し、蒸発雲９１となる。

【０１０６】その後、蒸発雲９１は電離され、トーラス
（一部を示す）８５において初期的には磁力線にほぼ沿
って（大体トロイダル方向）実線矢印８６の方向に、こ
の特定粒子が流れる。

【０１０７】この特定粒子束９２を複数本の計測中性粒
子ビーム９３と荷電交換させその結果放出される再結合
光９４をマルチチャンネルで観測することや、制動放射
光や軟エックス線光の光線９５をマルチチャンネルで観
測することなどにより磁力線に平行方向の粒子輸送が計
測できる。そして、時間が経過するに連れ、特定粒子は
円環状の磁気面（または磁気面群）９６を満たし、磁力
線に垂直方向（図１７に示す実線矢印９７）に流れ始め
る、すなわち拡散する。この様子を上記と同様の方法で
観測すれば今度は磁力線に垂直方向のプラズマ粒子輸送
の解明が行える。

【０１０８】また、微小固体片５２の大きさを適当に選
定することにより、例えば約１cm立方程度内に極めて局
所的にプラズマを構成している粒子とは異なる特定の粒
子を供給することが可能となり、上述したようにプラズ
マを閉じ込める磁力線に平行方向及び垂直方向のその特
定粒子の流れを観測して、より有効にプラズマ粒子輸送
の解明を行うことができる。

【０１０９】このように、プラズマ粒子輸送計測用ペレ
ットとして先に土台となる固体重水素３３の外層部を生
成し、その後この固体重水素３３に微小固体片装着シャ
フト５３で微小固体片５２を埋め込み、その反対の側面
の固体重水素３３を削り取るとともに、微小固体片５２
側の側面に重水素ガスを冷却固化するため、微小固体片
５２が固体重水素３３に完全に覆われた複層構造ペレッ
ト７１が製造できる。従って、内層部の微小固体片５２
がペレット表面にあらわれることはない。 また、固体
重水素３３に微小固体片５２を直接挿入するため、挿入
する微小固体片５２の大きさを変えることにより複層構
造ペレット４５の各層部の大きさや相対位置、すなわち
三重水素に対する微小固体片５２の位置等を明確に決定
して製造できる。

【０１１０】また、冷却固化した重水素が通常の物質に
比べてかなり柔らかい性質を有するため、この冷却固化
した重水素に微小固体片５２を直接挿入することが極め
て簡単に行える。従って、上述の複層構造ペレット４５
が容易に製造できる。

【０１１１】また、製造された複層構造ペレット７１
は、上述した実施例と同様にプラズマ物理実験や、イオ
ンサイクロトロン高周波領域加熱法における加熱に必要
な特定少数イオンの供給等、燃料補給以外にプラズマ制
御等にも応用可能である。

【０１１２】また、上記実施例にかかる装置で製造した
複層構造ペレットをプラズマ中に入射することにより、
プラズマ中に極めて局所的に、プラズマを構成している
粒子とは異なる特定の粒子を供給することができ、これ
により、まずプラズマ中に供給した特定粒子の粒子数の
絶対値が極めて明確に決定される利点がある。また、供
給された特定粒子は磁力線に平行方向に流れ、これを観
測することにより、磁力線に平行方向の粒子輸送の解明
が行える。

【０１１３】さらに、特定粒子が局所的なある磁気面
（或いは磁気面群）を磁力線に垂直方向に流れ始める様
子を観測することにより、今度は磁力線に垂直方向の粒
子輸送の解明が行える。しかも、複層構造ペレットの速
度を変えるなどして、その特定粒子をプラズマ中に供給
する位置をほぼ任意に変化できる点でもフレキシビリテ
ィーに富むという効果がある。

【０１１４】次に、本発明の他の実施例を図１８を参照
して説明する。

【０１１５】図１８はペレットキャリアディスク１５の
構成を示す図で、図１０に示す装置との相違点は、図１
０に示す装置ではペレットキャリアディスク１５がペレ
ット冷却用無酸素銅ブロック９，１０の間を直線的に移
動する構成であるのに対し、本実施例においてはペレッ
ト冷却用無酸素銅ブロック９，１０の間でペレットキャ
リアディスク７３が回転軸７２を中心に回転するように
なっているところが相違する。

【０１１６】また、ペレットキャリアディスク７３には
上記実施例における貫通孔３１に対応する孔部７３ａが
１つ設けられており、回転軸７２を中心にしてペレット
キャリアディスク７３を回動させることによって、この
孔部７３ａが各位置Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋに順に移動する
ようになっている。

【０１１７】ペレット冷却用無酸素銅ブロック１０の図
１８に示す位置Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋには、それぞれペレ
ット冷却用無酸素銅ブロック１０の孔部２５，５１，２
８，２９，３０と同様の孔部（図示しない）が設けられ
ており、それぞれの構成は上記実施例と同様である。ま
た、各位置Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋでの作用も上記実施例と
同様である。

【０１１８】このように、ペレットキャリアディスク７
３を回動させて、各孔部での動作を行うため、上記実施
例と同様の効果を奏するのに加えて、初期ペレット生成
位置Ｇから複層構造ペレット射出位置Ｋまで一連の動作
が終了した後、図１０に示す装置に比べて短時間の内に
再び初期位置Ｇに戻すことができる点で、上記各孔部で
の動作を繰り返し運転する場合、特に有効である。

【０１１９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、各
層部の大きさと相対位置を明確に決定でき、かつ確実に
内層部を生成でき、従ってプラズマ中の必要な局所に適
確に無駄なく燃料の供給ができる複層構造ペレットを容
易に製造することができる複層構造ペレット製造方法及
び装置を提供できるものである。

【０１２０】また、本発明は、各層部の大きさと相対位
置を明確に決定でき、かつ核融合炉の粒子及び熱の輸送
計測を行うことができ、従ってプラズマ中の必要な局所
に適確に無駄なく観察用の粒子の供給ができる内層部が
微小固体片で構成された複層構造ペレットを容易に製造
することができる複層構造ペレット及びその製造方法並
びにその製造装置を提供できるものである。

【０１２１】また、本発明は、イオンサイクロトロン波
による加熱効率を上昇させることができる複層構造ペレ
ット及びその製造方法並びにその製造装置を提供できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる複層構造ペレット製
造装置の構成を示す断面図。

【図２】図１に示す複層構造ペレット製造装置で行われ
る固体重水素の生成処理を説明する図。

【図３】図１に示す複層構造ペレット製造装置で行われ
る固体重水素の穴開け加工処理を説明する図。

【図４】図１に示す複層構造ペレット製造装置で行われ
る三重水素ガスの導入処理を説明する図。

【図５】図１に示す複層構造ペレット製造装置で行われ
る固体三重水素の中心部への設置処理を説明する図。

【図６】図１に示す複層構造ペレット製造装置で行われ
る重水素ガスの追加導入処理を説明する図。

【図７】図１に示す複層構造ペレット製造装置で行われ
る複層構造ペレットの装置からの取り出し処理を説明す
る図。

【図８】図１に示す複層構造ペレット製造装置により製
造された複層構造ペレットを燃料としてプラズマ中に入
射したときの作用を説明する図。

【図９】図１に示すペレットキャリアディスクの変形例
を説明する図。

【図１０】本発明の他の実施例にかかる複層構造ペレッ
ト製造装置の構成を示す断面図。

【図１１】図１０に示す微小固体片装着シャフト周辺部
の構成を説明する図。

【図１２】図１０に示す微小固体片装着シャフトの先端
に微小固体片を装着する際の作用を説明する図。

【図１３】図１０に示す複層構造ペレット製造装置で行
われる微小固体片の固体重水素への挿入処理を説明する
図。

【図１４】図１０に示す複層構造ペレット製造装置で行
われる固体三重水素の中心部への設置処理を説明する
図。

【図１５】図１０に示す複層構造ペレット製造装置で行
われる重水素ガスの追加導入処理を説明する図。

【図１６】図１０に示す複層構造ペレット製造装置で行
われる複層構造ペレット製造装置で行われる複層構造ペ
レットの装置からの取り出し処理を説明する図。

【図１７】図１０に示す複層構造ペレット製造装置で製
造された複層構造ペレットでプラズマ粒子輸送計測を行
う場合の作用を説明する図。

【図１８】図１０に示すペレットキャリアディスクの変
形例を説明する図。

【符号の説明】

１…複層構造ペレット製造装置 ７…熱交換器、 ９，１０…無酸素銅ブロック １１，１３…液体ヘリウム流入配管 １２，１４ヘリウムガス流出配管 １５…ペレットキャリアディスク ３１…貫通孔 ３２，４３…ペレット生成ガス導入用配管 ３３…固体重水素 ３４…穴 ３５…孔開けシャフト、 ３７…三重水素ガス導入用配管 ４０…固体三重水素 ４１…ペレット移動シャフト ４５，７１…複層構造ペレット ５２…微小固体片 ５３…微小固体片装着シャフト

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペレット搬送体に設けられた空間部にペ
   レットの外層部の構成材料となる第１のペレット構成材
   料を供給しこれを冷却固化してペレット固化体を形成し
   た後、このペレット固化体の一方の端面に空洞部を形成
   し、さらにこの空洞部にペレットの内層部の構成材料と
   なる第２のペレット構成材料を供給してこれを冷却固化
   し、続いて前記ペレット固化体の他方の端面を所定量削
   り取った後、前記ペレット固化体の一方の端面に前記第
   １のペレット構成材料を追加供給しこれを冷却固化する
   ことを特徴とする複層構造ペレット製造方法。
2. 【請求項２】 貫通孔を有し、かつ一方向に移動するペ
   レット搬送体と、このペレット搬送体を極低温に冷却す
   る冷却手段と、前記ペレット搬送体に対向して設けら
   れ、前記ペレット搬送体の貫通孔にペレットの外層部の
   構成材料となる第１のペレット構成材料を供給する第１
   のペレット構成材料供給手段と、前記ペレット搬送体に
   対向して設けられるとともに、前記第１のペレット構成
   材料供給手段の下流側に設けられ、かつ前記ペレット搬
   送体の貫通孔に第１のペレット構成材料が冷却固化して
   形成されたペレット固化体の一方の端面に所望の空洞部
   を形成する空洞部形成手段と、前記ペレット搬送体に対
   向して設けられるとともに、前記空洞部形成手段の下流
   側に設けられ、かつ前記空洞部形成手段が形成した前記
   ペレット固化体の空洞部にペレットの内層部の構成材料
   となる第２のペレット構成材料を供給する第２のペレッ
   ト構成材料供給手段と、前記ペレット搬送体に対向して
   設けられるとともに、前記第２のペレット構成材料供給
   手段の下流側に設けられ、かつ前記ペレット固化体の他
   方の端面を前記ペレット搬送体の貫通孔から所定量押し
   出す押出し手段と、前記ペレット搬送体に対向して設け
   られるとともに、前記押出し手段に対向して設けられ、
   かつ前記押出し手段で押し出された前記ペレット固化体
   の他方の端面を削除するペレット固化体削除手段と、前
   記ペレット搬送体に対向して設けられるとともに、前記
   ペレット固化体削除手段の下流側に設けられ、かつ前記
   ペレット搬送体の一方の端面に前記第１のペレット構成
   材料を追加供給する第３のペレット構成材料供給手段と
   を備えたことを特徴とする複層構造ペレット製造装置。
3. 【請求項３】 ペレット搬送体に設けられた空間部にペ
   レットの外層部の構成材料となる第１のペレット構成材
   料を供給しこれを冷却固化してペレット固化体を形成し
   た後、このペレット固化体の一方の端面に微小固体片を
   挿入し、続いて前記ペレット固化体の他方の端面を所定
   量削り取った後、前記ペレット固化体の一方の端面に前
   記第１のペレット構成材料を追加供給しこれを冷却固化
   することを特徴とする複層構造ペレット製造方法。
4. 【請求項４】 貫通孔を有し、かつ一方向に移動するペ
   レット搬送体と、このペレット搬送体を極低温に冷却す
   る冷却手段と、前記ペレット搬送体に対向して設けら
   れ、前記ペレット搬送体の貫通孔にペレットの外層部の
   構成材料となる第１のペレット構成材料を供給する第１
   のペレット構成材料供給手段と、前記ペレット搬送体に
   対向して設けられるとともに、前記第１のペレット構成
   材料供給手段の下流側に設けられ、かつ先端に微小固体
   片を装着した棒状体を有し、前記ペレット搬送体の貫通
   孔に第１のペレット構成材料を冷却固化して形成したペ
   レット固化体の一方の端面にこの棒状体で微小固体片を
   挿入する微小固体片挿入手段と、前記ペレット搬送体に
   対向して設けられるとともに、前記微小固体片挿入手段
   の下流側に設けられ、かつ前記ペレット固化体の他方の
   端面を前記ペレット搬送体の貫通孔から所定量押し出す
   押出し手段と、前記ペレット搬送体に対向して設けられ
   るとともに、前記押出し手段に対向して設けられ、かつ
   前記押出し手段で押し出された前記ペレット固化体の他
   方の端面を削除するペレット固化体削除手段と、前記ペ
   レット搬送体に対向して設けられるとともに、前記ペレ
   ット固化体削除手段の下流側に設けられ、かつ前記ペレ
   ット搬送体の一方の端面に前記第１のペレット構成材料
   を追加供給する第３のペレット構成材料供給手段とを備
   えたことを特徴とする複層構造ペレット製造装置。
5. 【請求項５】 内層部を構成する常温で固体の微小固体
   片と、この微小固体片の全外周を覆っている外層部とか
   らなり、前記微小固体片が外層部内の箇所に位置したこ
   とを特徴とする複層構造ペレット。