JPH08101290A - 核融合装置のダイバータ板 - Google Patents
核融合装置のダイバータ板Info
- Publication number
- JPH08101290A JPH08101290A JP6236371A JP23637194A JPH08101290A JP H08101290 A JPH08101290 A JP H08101290A JP 6236371 A JP6236371 A JP 6236371A JP 23637194 A JP23637194 A JP 23637194A JP H08101290 A JPH08101290 A JP H08101290A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling pipe
- load region
- heat load
- main cooling
- heat
- 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
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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】
【目的】本発明は、効率的で且つ経済的な除熱機構を有
する熱的に安全な核融合装置のダイバータ板を提供する
ことにある。 【構成】本発明は、アーマーを主冷却管を埋設した熱シ
ンク材の表面に接合した核融合装置のダイバータ板にお
いて、前記主冷却管の下部に配した補助冷却管より、前
記熱シンク材及び前記主冷却管下面を貫通した微調整可
能なジェットノズルを高熱負荷領域の前記主冷却管背面
にのみ設置しているので、プラズマからの高熱負荷領域
の冷却管背面を冷却水のジェット噴射により集中的、且
つ効率的に除熱できる。したがって、高熱負荷領域にお
いても冷却管の高温化は防止でき、バーンアウトによる
冷却管溶融化は生じ得ない。
する熱的に安全な核融合装置のダイバータ板を提供する
ことにある。 【構成】本発明は、アーマーを主冷却管を埋設した熱シ
ンク材の表面に接合した核融合装置のダイバータ板にお
いて、前記主冷却管の下部に配した補助冷却管より、前
記熱シンク材及び前記主冷却管下面を貫通した微調整可
能なジェットノズルを高熱負荷領域の前記主冷却管背面
にのみ設置しているので、プラズマからの高熱負荷領域
の冷却管背面を冷却水のジェット噴射により集中的、且
つ効率的に除熱できる。したがって、高熱負荷領域にお
いても冷却管の高温化は防止でき、バーンアウトによる
冷却管溶融化は生じ得ない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、核融合装置におけるプ
ラズマ中の不純物制御のためのダイバータ板に関する。
ラズマ中の不純物制御のためのダイバータ板に関する。
【０００２】
【従来の技術】核融合装置では、プラズマ中の不純物制
御としてポロイダルダイバータ方式が知られている。
御としてポロイダルダイバータ方式が知られている。
【０００３】このポロイダルダイバータ方式を図３の模
式図により説明する。同図に示すように、プラズマ１の
上部又は下部に設置されるダイバータコイル５によって
プラズマ１の周囲にセパラトリックス磁力線６を形成
し、プラズマ１の周辺の不純物はセパラトリックス磁力
線６に沿って、プラズマ１とブランケット４の間の空間
を通ってダイバータ板２へ到達する。この不純物はダイ
バータ板２で中性化された後、排気ダクト７を通って真
空排気装置８によって排気される。
式図により説明する。同図に示すように、プラズマ１の
上部又は下部に設置されるダイバータコイル５によって
プラズマ１の周囲にセパラトリックス磁力線６を形成
し、プラズマ１の周辺の不純物はセパラトリックス磁力
線６に沿って、プラズマ１とブランケット４の間の空間
を通ってダイバータ板２へ到達する。この不純物はダイ
バータ板２で中性化された後、排気ダクト７を通って真
空排気装置８によって排気される。
【０００４】ダイバータ板の受熱板は、プラズマからの
高熱負荷を受けるので高温となる。したがって、この受
熱板には、高融点材料であるグラファイト、タングステ
ン等をアーマーとしてその表面に取り付ける必要があ
る。また、核融合装置の大型化とともにプラズマからの
入熱量の増加に従って効果的除熱が必要となり、従来の
慣性冷却型構造から直接冷却型ダイバータ板構造が要求
される。この要求を満たすために、アーマータイルを
銅、銅合金などの高熱伝導性熱シンク材に冶金的に接合
する接合型ダイバータ板構造が提案されている。
高熱負荷を受けるので高温となる。したがって、この受
熱板には、高融点材料であるグラファイト、タングステ
ン等をアーマーとしてその表面に取り付ける必要があ
る。また、核融合装置の大型化とともにプラズマからの
入熱量の増加に従って効果的除熱が必要となり、従来の
慣性冷却型構造から直接冷却型ダイバータ板構造が要求
される。この要求を満たすために、アーマータイルを
銅、銅合金などの高熱伝導性熱シンク材に冶金的に接合
する接合型ダイバータ板構造が提案されている。
【０００５】図４は、従来の比較的低熱負荷用ダイバー
タ受熱板の断面図である。同図に示すように、受熱板は
熱シンク１０のプラズマ側表面にアーマー９をタイル状
に接合して接合面１３を形成し、熱シンク１０の内部に
設けた冷却管１１内に加圧冷却水１５を通水することに
よってプラズマからの高負荷を除熱するように構成され
ている。
タ受熱板の断面図である。同図に示すように、受熱板は
熱シンク１０のプラズマ側表面にアーマー９をタイル状
に接合して接合面１３を形成し、熱シンク１０の内部に
設けた冷却管１１内に加圧冷却水１５を通水することに
よってプラズマからの高負荷を除熱するように構成され
ている。
【０００６】しかし、プラズマからの熱負荷が高くなる
と、通常の冷却では除熱限界を越えてバーンアウトの発
生、即ち、冷却管１１の高温化、溶融化が生じる危険が
あった。このため、比較的高熱負荷用のダイバータ受熱
板として、図５に示すように冷却管１１内にスクールテ
ープ１４を設け、冷却水を旋廻流として除熱性能を向上
させるダイバータ板が提案されている。
と、通常の冷却では除熱限界を越えてバーンアウトの発
生、即ち、冷却管１１の高温化、溶融化が生じる危険が
あった。このため、比較的高熱負荷用のダイバータ受熱
板として、図５に示すように冷却管１１内にスクールテ
ープ１４を設け、冷却水を旋廻流として除熱性能を向上
させるダイバータ板が提案されている。
【０００７】図６はダイバータ受熱板上の熱負荷分布を
示す模式図である。図に示すように、熱負荷分布はセパ
ラトリックス磁力線６に沿ってガウス分布をしている。
セパラトリックス磁力線６から離れるに従ってインボー
ド側熱負荷分布１６、およびアウトボード側熱負荷分布
１７とも大きく減衰する。セパラトリックス磁力線６か
ら１０ｃｍ程度離れると、ピーク値の１０〜２０％の熱
負荷に減少する。従って、高熱負荷領域１８ａでは前述
の冷却管の高温化、溶融化の問題はあるものの、低熱負
荷領域１８ｂではその危険はなくなる。
示す模式図である。図に示すように、熱負荷分布はセパ
ラトリックス磁力線６に沿ってガウス分布をしている。
セパラトリックス磁力線６から離れるに従ってインボー
ド側熱負荷分布１６、およびアウトボード側熱負荷分布
１７とも大きく減衰する。セパラトリックス磁力線６か
ら１０ｃｍ程度離れると、ピーク値の１０〜２０％の熱
負荷に減少する。従って、高熱負荷領域１８ａでは前述
の冷却管の高温化、溶融化の問題はあるものの、低熱負
荷領域１８ｂではその危険はなくなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、従来図５に示
すようなスクールテープ１４の挿入による除熱性能の向
上構造を、図６中のダイバータ板長手方向１２の全領域
に施していた。このため、ダイバータ板の製作、特にス
クールテープ１４の冷却管１１への固定、長手方向１２
の形状の曲げ施工等の製作技術の問題と、低熱負荷領域
に対する構造の複雑化等に伴う経済性の問題、およびス
クールテープ１４構造での除熱性能限界等の問題が指摘
されていた。
すようなスクールテープ１４の挿入による除熱性能の向
上構造を、図６中のダイバータ板長手方向１２の全領域
に施していた。このため、ダイバータ板の製作、特にス
クールテープ１４の冷却管１１への固定、長手方向１２
の形状の曲げ施工等の製作技術の問題と、低熱負荷領域
に対する構造の複雑化等に伴う経済性の問題、およびス
クールテープ１４構造での除熱性能限界等の問題が指摘
されていた。
【０００９】本発明は、上記問題に対処するためになさ
れたもので、その目的は、冷却管高熱負荷領域の冷却構
造に補助冷却機構を設け、効率的で且つ経済的な除熱機
構を有する熱的に安全な核融合装置のダイバータ板を提
供することにある。
れたもので、その目的は、冷却管高熱負荷領域の冷却構
造に補助冷却機構を設け、効率的で且つ経済的な除熱機
構を有する熱的に安全な核融合装置のダイバータ板を提
供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、アーマーを主冷却管を埋設し
た熱シンク材の表面に接合した核融合装置のダイバータ
板において、前記主冷却管の下部に配した補助冷却管よ
り、前記熱シンク材及び前記主冷却管下面を貫通した微
調整可能なジェットノズルを高熱負荷領域の前記主冷却
管背面にのみ設置したことを特徴とする。
に、本発明の請求項１は、アーマーを主冷却管を埋設し
た熱シンク材の表面に接合した核融合装置のダイバータ
板において、前記主冷却管の下部に配した補助冷却管よ
り、前記熱シンク材及び前記主冷却管下面を貫通した微
調整可能なジェットノズルを高熱負荷領域の前記主冷却
管背面にのみ設置したことを特徴とする。
【００１１】本発明の請求項２は、請求項１記載の核融
合装置のダイバータ板において、ジェットノズルを主冷
却管冷却水長手方向に斜めに傾けたことを特徴とする。
合装置のダイバータ板において、ジェットノズルを主冷
却管冷却水長手方向に斜めに傾けたことを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明の核融合装置のダイバータ板は、プラズ
マからの高熱負荷領域の冷却管背面を冷却水のジェット
噴射により集中的、且つ効率的に除熱できるので、高熱
負荷領域においても冷却管の高温化は防止でき、バーン
アウトによる冷却管溶融化は生じ得ない。
マからの高熱負荷領域の冷却管背面を冷却水のジェット
噴射により集中的、且つ効率的に除熱できるので、高熱
負荷領域においても冷却管の高温化は防止でき、バーン
アウトによる冷却管溶融化は生じ得ない。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例（請求項１対応）である核
融合装置のダイバータ板の高熱負荷領域の断面図であ
る。
る。図１は本発明の一実施例（請求項１対応）である核
融合装置のダイバータ板の高熱負荷領域の断面図であ
る。
【００１４】同図に示すように、アーマー９を主冷却管
１１ａを埋設した熱シンク材１０の表面に冶金的接合し
たダイバータ板の高熱負荷領域１８ａを設け、主冷却管
１１ａの下部に配した補助冷却管１１ｂより熱シンク材
１０および主冷却管１１ａを貫通した微調整可能なジェ
ットノズル１１ｃを高熱負荷領域１８ａの主冷却管１１
ａの背面にのみ設置する。
１１ａを埋設した熱シンク材１０の表面に冶金的接合し
たダイバータ板の高熱負荷領域１８ａを設け、主冷却管
１１ａの下部に配した補助冷却管１１ｂより熱シンク材
１０および主冷却管１１ａを貫通した微調整可能なジェ
ットノズル１１ｃを高熱負荷領域１８ａの主冷却管１１
ａの背面にのみ設置する。
【００１５】本実施例によると、補助冷却管１１ｂより
熱シンク材１０、主冷却管１１ａを貫通したジェットノ
ズル１１ｃより高速冷却水１１ｄを高熱負荷領域１８ａ
の主冷却管背面に噴射して除熱効果を促進させる。この
ため、プラズマからの高熱負荷１５を受けるダイバータ
板高熱負荷領域１８ａの主冷却管背面への入熱を集中的
にかつ効率的に除熱できるとともに、ダイバータ板の大
部分である低熱負荷領域１８ｂの構造を簡素化でき、経
済的な除熱機構を有する熱的に安全なダイバータ板を提
供できる。
熱シンク材１０、主冷却管１１ａを貫通したジェットノ
ズル１１ｃより高速冷却水１１ｄを高熱負荷領域１８ａ
の主冷却管背面に噴射して除熱効果を促進させる。この
ため、プラズマからの高熱負荷１５を受けるダイバータ
板高熱負荷領域１８ａの主冷却管背面への入熱を集中的
にかつ効率的に除熱できるとともに、ダイバータ板の大
部分である低熱負荷領域１８ｂの構造を簡素化でき、経
済的な除熱機構を有する熱的に安全なダイバータ板を提
供できる。
【００１６】図２は他の実施例（請求項２対応）の断面
図である。同図に示すように、本実施例では、補助冷却
管１１ｂより分岐した微調整可能なジェットノズル１１
ｃをダイバータ板長手方向へ傾けて、熱シンク材１０、
主冷却管１１ａに取り付けている。このようにジェット
ノズル１１ｃをダイバータ板長手方向へ傾けた構造にす
ることにより、主冷却管１１ａ内の冷却水１１ｄの流れ
を余り阻害することなく、高熱負荷領域１８ａを集中的
に効率的に除熱できる。
図である。同図に示すように、本実施例では、補助冷却
管１１ｂより分岐した微調整可能なジェットノズル１１
ｃをダイバータ板長手方向へ傾けて、熱シンク材１０、
主冷却管１１ａに取り付けている。このようにジェット
ノズル１１ｃをダイバータ板長手方向へ傾けた構造にす
ることにより、主冷却管１１ａ内の冷却水１１ｄの流れ
を余り阻害することなく、高熱負荷領域１８ａを集中的
に効率的に除熱できる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればプ
ラズマからの高熱負荷を受けるダイバータ板の高熱負荷
領域の主冷却管背面への入熱を集中的且つ効率的に除熱
できるとともに、ダイバータ板の大半を占める低熱負荷
領域の構造を簡素化でき、経済的な除熱機構を有する熱
的に安全な核融合装置のダイバータ板を提供することが
できる。
ラズマからの高熱負荷を受けるダイバータ板の高熱負荷
領域の主冷却管背面への入熱を集中的且つ効率的に除熱
できるとともに、ダイバータ板の大半を占める低熱負荷
領域の構造を簡素化でき、経済的な除熱機構を有する熱
的に安全な核融合装置のダイバータ板を提供することが
できる。
【図１】本発明の一実施例の断面図。
【図２】本発明の他の実施例の断面図。
【図３】従来のポロイダルダイバータ方式を示す模式
図。
図。
【図４】従来の比較的低熱負荷用のダイバータ板の断面
図。
図。
【図５】従来の比較的高熱負荷用のダイバータ板の断面
図。
図。
【図６】ダイバータ板長手方向の熱負荷分布を示す模式
図。
図。
１…プラズマ、２…ダイバータ板、４…ブランケット、
５…ダイバータコイル、６…セパラトリックス磁力線、
７…排気ダクト、８…真空排気装置、９…アーマー、１
０…熱シンク、１１…冷却管、１１ａ…主冷却管、１１
ｂ…補助冷却管、１１ｃ…ジェットノズル、１１ｄ…冷
却水、１２…ダイバータ長手方向、１３…接合面、１４
…スクールテープ、１５…熱負荷、１６…インボード側
熱負荷分布、１７…アウトボード側熱負荷分布、１８ａ
…高熱負荷領域、１８ｂ…低熱負荷領域。
５…ダイバータコイル、６…セパラトリックス磁力線、
７…排気ダクト、８…真空排気装置、９…アーマー、１
０…熱シンク、１１…冷却管、１１ａ…主冷却管、１１
ｂ…補助冷却管、１１ｃ…ジェットノズル、１１ｄ…冷
却水、１２…ダイバータ長手方向、１３…接合面、１４
…スクールテープ、１５…熱負荷、１６…インボード側
熱負荷分布、１７…アウトボード側熱負荷分布、１８ａ
…高熱負荷領域、１８ｂ…低熱負荷領域。
Claims (2)
- 【請求項１】 アーマーを主冷却管を埋設した熱シンク
材の表面に接合した核融合装置のダイバータ板におい
て、前記主冷却管の下部に配した補助冷却管より、前記
熱シンク材及び前記主冷却管下面を貫通した微調整可能
なジェットノズルを高熱負荷領域の前記主冷却管背面に
のみ設置したことを特徴とする核融合装置のダイバータ
板。 - 【請求項２】 請求項１記載の核融合装置のダイバータ
板において、ジェットノズルを主冷却管冷却水長手方向
に斜めに傾けたことを特徴とする核融合装置のダイバー
タ板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6236371A JPH08101290A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 核融合装置のダイバータ板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6236371A JPH08101290A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 核融合装置のダイバータ板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08101290A true JPH08101290A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=16999809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6236371A Pending JPH08101290A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 核融合装置のダイバータ板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08101290A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105976876A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-09-28 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种适用于未来聚变堆的靴型偏滤器 |
| CN113488202A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-10-08 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种快速移能聚变堆偏滤器水冷钨靶模块及冷却靶板结构 |
-
1994
- 1994-09-30 JP JP6236371A patent/JPH08101290A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105976876A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-09-28 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种适用于未来聚变堆的靴型偏滤器 |
| CN113488202A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-10-08 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种快速移能聚变堆偏滤器水冷钨靶模块及冷却靶板结构 |
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