JPH07318671A - 核融合装置の真空容器 - Google Patents
核融合装置の真空容器Info
- Publication number
- JPH07318671A JPH07318671A JP6113233A JP11323394A JPH07318671A JP H07318671 A JPH07318671 A JP H07318671A JP 6113233 A JP6113233 A JP 6113233A JP 11323394 A JP11323394 A JP 11323394A JP H07318671 A JPH07318671 A JP H07318671A
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- JP
- Japan
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- wall
- toroidal
- troidal
- electric resistance
- ribs
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- Pending
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- 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
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- Plasma Technology (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 トロイダル方向における一周の電気抵抗を低
下させることなく、機械剛性やしゃへい性能を満たし、
冷却が容易で組立、分解および輸送面においても有利な
核融合装置の真空容器を提供する。 【構成】 プラズマ封じ込め容器の壁を２重壁構造と
し、内壁と外壁との間に複数のトロイダルリブとポロイ
ダルリブを連結固定し、内壁と外壁と前記リブにより形
成される空間内に球状で外表面の電気抵抗の大きい中性
子しゃへい体素子を多数充填した構成とする。
下させることなく、機械剛性やしゃへい性能を満たし、
冷却が容易で組立、分解および輸送面においても有利な
核融合装置の真空容器を提供する。 【構成】 プラズマ封じ込め容器の壁を２重壁構造と
し、内壁と外壁との間に複数のトロイダルリブとポロイ
ダルリブを連結固定し、内壁と外壁と前記リブにより形
成される空間内に球状で外表面の電気抵抗の大きい中性
子しゃへい体素子を多数充填した構成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は核融合装置において、プ
ラズマを封じ込めるために用いる真空容器に関する。
ラズマを封じ込めるために用いる真空容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は従来のトカマク型核融合装置の一
例を示す断面図である。真空容器１はプラズマを封じ込
めるためのものであって、全体としてドーナツ状になっ
ており、真空容器１の内壁側にブランケット又は放射線
しゃへい体（以下放射線しゃへい体等と称する）３が設
置され、またこの放射線しゃへい体等３の内壁側に防護
壁４が設置されている。真空容器１の外周には、超伝導
トロイダル磁場コイル５がトーラス方向に放射状に配設
され、トロイダル磁場コイル５の外周にトーラス方向に
沿って超伝導ポロイダル磁場コイル６が配設され、これ
ら全体がクライオスタット７の中に収納されている。
例を示す断面図である。真空容器１はプラズマを封じ込
めるためのものであって、全体としてドーナツ状になっ
ており、真空容器１の内壁側にブランケット又は放射線
しゃへい体（以下放射線しゃへい体等と称する）３が設
置され、またこの放射線しゃへい体等３の内壁側に防護
壁４が設置されている。真空容器１の外周には、超伝導
トロイダル磁場コイル５がトーラス方向に放射状に配設
され、トロイダル磁場コイル５の外周にトーラス方向に
沿って超伝導ポロイダル磁場コイル６が配設され、これ
ら全体がクライオスタット７の中に収納されている。
【０００３】図８のような構成のものにおいて、プラズ
マ２の核融合反応によって、中性子やγ線等の核生成物
が真空容器１の外部に放射され、この核生成物がトロイ
ダル磁場コイル５やポロイダル磁場コイル６に照射され
ると、各コイル５，６が劣化し、また核発熱で冷却不良
を起したりすることがある。これらを防止するには、放
射線しゃへい等３および真空容器１により、核生成物を
十分にしゃへいする必要がある。一方、真空容器１とし
ては、プラズマ消滅時に大きな電磁力が作用するために
高い剛性が要求される。
マ２の核融合反応によって、中性子やγ線等の核生成物
が真空容器１の外部に放射され、この核生成物がトロイ
ダル磁場コイル５やポロイダル磁場コイル６に照射され
ると、各コイル５，６が劣化し、また核発熱で冷却不良
を起したりすることがある。これらを防止するには、放
射線しゃへい等３および真空容器１により、核生成物を
十分にしゃへいする必要がある。一方、真空容器１とし
ては、プラズマ消滅時に大きな電磁力が作用するために
高い剛性が要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
真空容器１は剛性が大で、かつしゃへい性能に優れ、し
かもプラズマ消滅時の電磁力を軽減するためには、トロ
イダル方向における一周の電気抵抗はできるだけ大きい
方がよい。ところが機械剛性やしゃへい性能を向上させ
るには、真空容器１の板厚ができるだけ厚い方がよい。
真空容器１の板厚が厚くなると、トロイダル方向の一周
電気抵抗が小さくなる欠点がある。
真空容器１は剛性が大で、かつしゃへい性能に優れ、し
かもプラズマ消滅時の電磁力を軽減するためには、トロ
イダル方向における一周の電気抵抗はできるだけ大きい
方がよい。ところが機械剛性やしゃへい性能を向上させ
るには、真空容器１の板厚ができるだけ厚い方がよい。
真空容器１の板厚が厚くなると、トロイダル方向の一周
電気抵抗が小さくなる欠点がある。
【０００５】さらに、核融合装置の大型化に伴って、真
空容器も大型構造物になり、板厚も約300mm 必要で、総
重量は約300Tonにもなる等、構造上や輸送上にも問題が
ある。また、核発熱を除去するための冷却流路を設ける
必要があり、構造が複雑になる。
空容器も大型構造物になり、板厚も約300mm 必要で、総
重量は約300Tonにもなる等、構造上や輸送上にも問題が
ある。また、核発熱を除去するための冷却流路を設ける
必要があり、構造が複雑になる。
【０００６】本発明は以上の様な事情に基づいてなされ
たもので、トロイダル方向における一周の電気抵抗を下
げることなく、機械剛性やしゃへい性能を満足し、冷却
が容易で組立や分解および輸送面においても有利となる
核融合装置の真空容器を提供することにある。
たもので、トロイダル方向における一周の電気抵抗を下
げることなく、機械剛性やしゃへい性能を満足し、冷却
が容易で組立や分解および輸送面においても有利となる
核融合装置の真空容器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、プラズマを封じ込める
ための容器であって、この容器の壁を内壁と外壁との間
に空間を存する２重壁構造とし、内壁と内壁との間に複
数のトロイダルリブおよびポロイダルリブを配置すると
共に、前記内壁および外壁に前記各リブを連結固定し、
内壁と外壁と各リブによって形成される空間内に、ほぼ
球状であって少なくとも外表面の電気抵抗が内壁や内壁
の材料よりも大きい中性子しゃへい体素子を多数充填し
たものである。請求項２から請求項４に対応する発明
は、請求項１記載の前記トロイダルリブを厚さ方向に傾
斜を持ち、その断面が３角形状になる様にしたものであ
る。
め、請求項１に対応する発明は、プラズマを封じ込める
ための容器であって、この容器の壁を内壁と外壁との間
に空間を存する２重壁構造とし、内壁と内壁との間に複
数のトロイダルリブおよびポロイダルリブを配置すると
共に、前記内壁および外壁に前記各リブを連結固定し、
内壁と外壁と各リブによって形成される空間内に、ほぼ
球状であって少なくとも外表面の電気抵抗が内壁や内壁
の材料よりも大きい中性子しゃへい体素子を多数充填し
たものである。請求項２から請求項４に対応する発明
は、請求項１記載の前記トロイダルリブを厚さ方向に傾
斜を持ち、その断面が３角形状になる様にしたものであ
る。
【０００８】
【作用】請求項１に対応する発明によれば、２重壁リブ
構造であるので、機械剛性は高く、また壁空間内にほぼ
球状あって少なくともその外表面の電気抵抗が大きな中
性子しゃへい体素子を複数個充填したので、トロイダル
方向における一周の電気抵抗を下げることなく、機械剛
性やしゃへい性能を満足し冷却が容易である。請求項２
から請求項４によればトロイダルリブに傾斜をつけた事
により、組立・分解時に中性子しゃへい体を確実に充填
・搬出できる。
構造であるので、機械剛性は高く、また壁空間内にほぼ
球状あって少なくともその外表面の電気抵抗が大きな中
性子しゃへい体素子を複数個充填したので、トロイダル
方向における一周の電気抵抗を下げることなく、機械剛
性やしゃへい性能を満足し冷却が容易である。請求項２
から請求項４によればトロイダルリブに傾斜をつけた事
により、組立・分解時に中性子しゃへい体を確実に充填
・搬出できる。
【０００９】
【実施例】以下本発明による核融合装置の真空容器の実
施例について、図１から図４を参照して説明する。図１
は真空容器の部分セフターを示す平面図であり、図２は
図１のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図で
あり、図３は図１、図２の一部を拡大した斜視図であ
る。真空容器は、内壁10と、外壁11からなる２重壁構造
とし、両者間に空間が形成されるように配置され、かつ
このトロイダル方向およびポロイダル方向にそれぞれ複
数個のトロイダルリブ12およびポロイダルリブ13が配置
され、内壁10および外壁11に各リブ12，13が一体的に連
結されている。内壁10と、外壁11と、トロイダルリブ12
と、ポロイダルリブ13で囲まれた空間内には、ステンレ
ス鋼やアルミのような非磁性材からなる球状の中性子し
ゃへい体素子14が多数充填されている。トロイダルリブ
12は厚さ方向に傾斜を持ち、その断面が３角形状になっ
ており、各部の内壁10又は外壁11との接合部には複数の
貫通孔12ａが形成されている。この貫通孔12ａは、複数
の中性子しゃへい体14を充填・搬出するためと冷却媒体
の流路となるように形成されている。またリブ12には核
発熱によるリブの温度上昇を抑えるために、適宜冷却の
ための複数の冷却孔12ｂが設けられている。
施例について、図１から図４を参照して説明する。図１
は真空容器の部分セフターを示す平面図であり、図２は
図１のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図で
あり、図３は図１、図２の一部を拡大した斜視図であ
る。真空容器は、内壁10と、外壁11からなる２重壁構造
とし、両者間に空間が形成されるように配置され、かつ
このトロイダル方向およびポロイダル方向にそれぞれ複
数個のトロイダルリブ12およびポロイダルリブ13が配置
され、内壁10および外壁11に各リブ12，13が一体的に連
結されている。内壁10と、外壁11と、トロイダルリブ12
と、ポロイダルリブ13で囲まれた空間内には、ステンレ
ス鋼やアルミのような非磁性材からなる球状の中性子し
ゃへい体素子14が多数充填されている。トロイダルリブ
12は厚さ方向に傾斜を持ち、その断面が３角形状になっ
ており、各部の内壁10又は外壁11との接合部には複数の
貫通孔12ａが形成されている。この貫通孔12ａは、複数
の中性子しゃへい体14を充填・搬出するためと冷却媒体
の流路となるように形成されている。またリブ12には核
発熱によるリブの温度上昇を抑えるために、適宜冷却の
ための複数の冷却孔12ｂが設けられている。
【００１０】次に、以上のように構成された実施例の作
用効果について説明する。真空容器は内壁10と、外壁11
と、ポロイダルリブ13とトロイダルリブ12とにより２重
壁リブ構造としたので、真空容器を厚板材料で形成した
場合に比べても全体的な機械剛性を余り損うことなく、
しかも内壁10および外壁11はいずれも薄板ですむことか
ら真空容器壁自体のトロイダル方向における一周電気抵
抗を高くする事ができる。さらに各中性子しゃへい体素
子14の直径は、真空容器のトロイダル方向の周長に比べ
ると極めて小径であって、各中性子しゃへい体14の外表
面にはそれぞれ絶縁層15が形成されているため、各中性
子しゃへい体素子14が充填されているしゃへい層部分の
トロイダル方向における一周電気抵抗も極めて高く、絶
縁部分として取扱えるようになっている。
用効果について説明する。真空容器は内壁10と、外壁11
と、ポロイダルリブ13とトロイダルリブ12とにより２重
壁リブ構造としたので、真空容器を厚板材料で形成した
場合に比べても全体的な機械剛性を余り損うことなく、
しかも内壁10および外壁11はいずれも薄板ですむことか
ら真空容器壁自体のトロイダル方向における一周電気抵
抗を高くする事ができる。さらに各中性子しゃへい体素
子14の直径は、真空容器のトロイダル方向の周長に比べ
ると極めて小径であって、各中性子しゃへい体14の外表
面にはそれぞれ絶縁層15が形成されているため、各中性
子しゃへい体素子14が充填されているしゃへい層部分の
トロイダル方向における一周電気抵抗も極めて高く、絶
縁部分として取扱えるようになっている。
【００１１】このように、真空容器壁自体の高抵抗とし
ゃへい層部分の絶縁化により、プラズマ消滅時に真空容
器に誘起される渦電流が小さくなり、その結果、電磁力
を大幅に軽減できる。
ゃへい層部分の絶縁化により、プラズマ消滅時に真空容
器に誘起される渦電流が小さくなり、その結果、電磁力
を大幅に軽減できる。
【００１２】また、トロイダルリブ13を厚さ方向に傾斜
を持ち、その断面を３角形状にしたので、中性子しゃへ
い体素子14を充填する際に未充填部が形成されることな
く確実に充填することが可能である。一方分解時に中性
子しゃへい体素子14を搬出する際には傾斜がついている
ので、確実に搬出できる。さらに冷却媒体はトロイダル
リブ12の貫通孔12ａや小孔12ｂおよび中性子しゃへい体
素子14間の隙間を貫流しながら内壁10や外壁11、トロイ
ダルリブ12やポロイダル13および中性子しゃへい体素子
14を冷却するので核発熱を効率良く除去できる。
を持ち、その断面を３角形状にしたので、中性子しゃへ
い体素子14を充填する際に未充填部が形成されることな
く確実に充填することが可能である。一方分解時に中性
子しゃへい体素子14を搬出する際には傾斜がついている
ので、確実に搬出できる。さらに冷却媒体はトロイダル
リブ12の貫通孔12ａや小孔12ｂおよび中性子しゃへい体
素子14間の隙間を貫流しながら内壁10や外壁11、トロイ
ダルリブ12やポロイダル13および中性子しゃへい体素子
14を冷却するので核発熱を効率良く除去できる。
【００１３】次に本発明の他の実施例について図５、図
６、図７を参照して説明する。図５から図７はトロイダ
ルリブ12部の拡大図で、図５はリブの断面形状を蝶型に
したものである。図６は一方の傾斜面が金網16でその断
面が３角形状の容器とし、容器17内に前記中性子しゃへ
い体素子14を充填したものである。なお他方の傾斜面を
形成するリブ板18には多数の冷却孔が設けられている。
６、図７を参照して説明する。図５から図７はトロイダ
ルリブ12部の拡大図で、図５はリブの断面形状を蝶型に
したものである。図６は一方の傾斜面が金網16でその断
面が３角形状の容器とし、容器17内に前記中性子しゃへ
い体素子14を充填したものである。なお他方の傾斜面を
形成するリブ板18には多数の冷却孔が設けられている。
【００１４】図７は冷却孔12ａを有するトロイダルリブ
12の両面に、断面が３角形状の金網製容器17を取付け、
その中に前記中性子しゃへい体素子14を充填したもので
ある。
12の両面に、断面が３角形状の金網製容器17を取付け、
その中に前記中性子しゃへい体素子14を充填したもので
ある。
【００１５】この様な構成にする事により、厚肉部がな
いので熱応力が問題になる事もなく効率的に冷却でき
る。なお中性子しゃへい体素子14の充填、搬出に関して
は第１の実施例と同等の機能を有する。
いので熱応力が問題になる事もなく効率的に冷却でき
る。なお中性子しゃへい体素子14の充填、搬出に関して
は第１の実施例と同等の機能を有する。
【００１６】
【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば以下の
ような効果が得られる。機械剛性やしゃへい性能を余り
損うことなく、トロイダル方向における一周電気抵抗を
大きくすることができるので電磁力を軽減でき、かつ冷
却が可能である。また、中性子しゃへい体素子の現地充
填が可能となり、組立や輸送面でも利点を有するのみな
らず、確実に中性子しゃへい体素子を充填・搬出できる
合理的でかつ高性能の核融合装置の真空容器を得ること
ができる。
ような効果が得られる。機械剛性やしゃへい性能を余り
損うことなく、トロイダル方向における一周電気抵抗を
大きくすることができるので電磁力を軽減でき、かつ冷
却が可能である。また、中性子しゃへい体素子の現地充
填が可能となり、組立や輸送面でも利点を有するのみな
らず、確実に中性子しゃへい体素子を充填・搬出できる
合理的でかつ高性能の核融合装置の真空容器を得ること
ができる。
【図１】本発明による核融合装置の真空容器の第１の実
施例の部分セクターを示す平面図
施例の部分セクターを示す平面図
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た
断面図
断面図
【図３】図１および図２のポロイダルリブおよびトロイ
ダルリブ付近の構成を拡大して示す斜視図
ダルリブ付近の構成を拡大して示す斜視図
【図４】図２の中性子しゃへい体素子の部分断面図
【図５】トロイダルリブ構造の他の実施例を示す斜視図
【図６】トロイダルリブ構造の他の実施例を示す斜視図
【図７】トロイダルリブ構造の他の実施例を示す斜視図
【図８】従来のトカマク型核融合装置の一例の一部を示
す縦断面図
す縦断面図
１…真空容器、２…プラズマ、３…ブランケット又は放
射線しゃへい体、４…防護壁、５…超伝導トロイダル磁
場コイル、６…超伝導ポロイダル磁場コイル、７…クラ
イオスタット、10…内壁、11…外壁、12…トロイダルリ
ブ、12ａ…貫通孔、12ｂ…冷却孔、13…ポロイダルリ
ブ、14…中性子しゃへい体素子、15…絶縁層、16…金
網、17…容器、18…リブ板。
射線しゃへい体、４…防護壁、５…超伝導トロイダル磁
場コイル、６…超伝導ポロイダル磁場コイル、７…クラ
イオスタット、10…内壁、11…外壁、12…トロイダルリ
ブ、12ａ…貫通孔、12ｂ…冷却孔、13…ポロイダルリ
ブ、14…中性子しゃへい体素子、15…絶縁層、16…金
網、17…容器、18…リブ板。
Claims (4)
- 【請求項１】 プラズマを封じ込めるための容器であっ
て、この容易の壁を内壁と外壁との間に空間を有する２
重壁構造とし、内壁と外壁との間に複数のトロイダルリ
ブとポロイダルリブを連結固定し、内壁と外壁と前記各
リブによって形成される空間内に、ほぼ球状であって少
なくとも外表面の電気抵抗の大きい中性子しゃへい体素
子を多数充填したことを特徴とする核融合装置の真空容
器。 - 【請求項２】 トロイダルリブが厚さ方向に傾斜を持ち
断面が３角形状であることを特徴とする請求項１記載の
核融合装置の真空容器。 - 【請求項３】 トロイダルリブが厚さ方向に傾斜を持
ち、断面が３角形状の容器で、容器内に前記球状の中性
子しゃへい体素子を充填すると共に、一方の傾斜面を金
網にしたことを特徴とする請求項１記載の核融合装置の
真空容器。 - 【請求項４】 トロイダルリブの厚さ方向の両面に、そ
れぞれが逆傾斜面になる様に金網を取付けたことを特徴
とする請求項１記載の核融合装置の真空容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6113233A JPH07318671A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 核融合装置の真空容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6113233A JPH07318671A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 核融合装置の真空容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07318671A true JPH07318671A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=14606946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6113233A Pending JPH07318671A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 核融合装置の真空容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07318671A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6052424A (en) * | 1997-03-18 | 2000-04-18 | Japan Atomic Energy Research Institute | Method of welding for fabricating double-wall structures |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP6113233A patent/JPH07318671A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6052424A (en) * | 1997-03-18 | 2000-04-18 | Japan Atomic Energy Research Institute | Method of welding for fabricating double-wall structures |
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