JPH10170672A - 核融合装置の真空排気システム - Google Patents
核融合装置の真空排気システムInfo
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- JPH10170672A JPH10170672A JP8344545A JP34454596A JPH10170672A JP H10170672 A JPH10170672 A JP H10170672A JP 8344545 A JP8344545 A JP 8344545A JP 34454596 A JP34454596 A JP 34454596A JP H10170672 A JPH10170672 A JP H10170672A
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- 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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- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
として、経済性、安全性及び信頼性の面で優れている真
空排気システムを提供する。 【解決手段】 不活性ガスにより駆動されるエジェクタ
2を核融合装置の高磁場区域境界1aの内側に設置し、
該エジェクタ2の排気側には、それぞれアルゴントラッ
プ5d又は5fを具備した2組のガス回収装置5a、5
bを設置し、更にこれらガス回収装置5a、5bにはバ
ッキングポンプ系6を付設すると共に回収したアルゴン
ガスの再利用回路3を設置した。
Description
め式核融合炉の真空排気システムに関するものである。
円環状の真空容器内にプラズマを発生させ、該真空容器
の周辺の電磁石で該プラズマの密度を上げて核融合を起
こさせる方式の磁気閉じ込め式核融合炉がある。
真空排気システムとして、図2に示すようなターボ分子
ポンプaや、ヘリカル溝真空ポンプbからなる機械式ポ
ンプ系を主ポンプとして使用するものと、図3に示すよ
うなクライオポンプcを主ポンプとして使用する真空ポ
ンプ系からなるものが知られている。
を補助するためのバッキングポンプを示し、fは前記円
環状の真空容器の垂直断面の半分を略示してしている。
又、矢印Xはトリチウムをトリチウム処理系へ排出する
管路の排出方向を示す。
装置には高磁場区域があり、この高磁場区域内でターボ
分子ポンプやヘリカル溝真空ポンプ等の機械式ポンプ系
を運転すると、これらポンプ系の回転部に発熱等の不具
合を生ずるという問題があった。
器から十分距離を離して設置すると共に、厳重な磁気シ
ールドを該機械式ポンプ系に施す必要があった。
プ系との間の距離を離して設置すると、これら両者の接
続配管内での圧力損失が大きくなり、このため該接続配
管の管径を大きくしたり、該機械式ポンプ系の排気速度
を大きくしたりしなければ、真空容器の必要とする排気
速度を確保できないという問題があった。
ポンプの回転部と静止部の隙間にダストが堆積して故障
を生ずる恐れがあるという問題があった。
空ポンプ系にあっては、クライオポンプを高磁場区域内
の真空容器近くに設置することができ、両者の接続配管
を短くして該配管内での圧力損失を小さくできる。
クライオパネル面に気体を凝着や吸着により捕捉して排
気する溜め込み式のポンプであるから、連続して排気す
ることができず、途中で運転を停止してクライオパネル
面の再生を行なう必要がある。
空容器からの排気の中断は許されないため、複数のクラ
イオポンプを並列に該真空容器に接続して交互に排気と
再生操作を繰り返すことが必要となる。
イオパネル面を昇温させて凝着物を気化し放出させ、再
び該クライオパネル面の冷却を行うが、このクライオパ
ネル面の昇温及び再冷却には多くの時間を要することか
ら、前記真空容器の連続排気には多数のクライオポンプ
が必要となり、同時にこれらのクライオポンプと同数の
切替え用真空バルブも必要となる。
真空ポンプ系では設備が膨大となる上に、更に該クライ
オポンプは危険なトリチウムの滞留量が非常に多くなる
ため、厳重な安全対策が必要になるという問題を有して
いる。
器からの配管が短くてすむと共に、経済性、安全性及び
信頼性の面でも優れた核融合装置の真空排気システムを
提供することを目的とする。
成すべく、不活性ガスにより駆動されるエジェクタを核
融合装置の高磁場区域境界の内側に備えていることを特
徴とする。
り説明する。
システムのシステム図であり、円環状の真空容器1の内
部には水素同位体、ヘリウム及び不純物が入っている。
れ、短い配管3aで該真空容器1と接続している。
示し、該エジェクタ2はこの高磁場区域境界1aの内側
に設置されている。
としてアルゴンガスを使用しており、3bは該エジェク
タ2を駆動するアルゴンガス供給管路を示す。
2つに分岐しており、該分岐の一方は切替え用開閉弁4
aを介してガス回収装置5aへ接続し、他方の分岐は切
替え用開閉弁4bを介してガス回収装置5bへ接続して
いる。これらガス回収装置5a、5bは、各々内部に熱
交換部5c又は5eを有するアルゴントラップ5d又は
5fを具備している。尚、5gは圧力計を示す。
は開閉弁4dを介して配管3fへ接続し、又、ガス回収
装置5bに接続した配管3eは開閉弁4eを介して同じ
く配管3fへ接続しており、これらがアルゴンガス再利
用回路3を形成している。
は、80度K程度に冷却した多孔質収着媒、特にアルゴ
ンや不純物を集着しやすいモレキュラーシーブ、活性ア
ルミナ、活性炭素等が用いられる。又、30度K以下に
迄冷却した金属面を用いてアルゴントラップを形成する
ことも可能である。
交換部5c、5eに冷媒を通すことによって行なわれ
る。尚、熱交換部5c、5eに熱媒を通すことによっ
て、これらは蒸発器としても機能する。
開閉弁4f又は4gを介して1本の配管3hへ接続し、
更に該配管3hはバッキングポンプ系6へと接続してい
る。該バッキングポンプ系6はターボ分子ポンプ、ヘリ
カル溝真空ポンプ、複合分子ポンプ等の機械式真空ポン
プのいずれか、又はこれらの機械式真空ポンプの組み合
わせからなっている。
境界1aの外側に設置されているので、該バッキングポ
ンプ系6を構成する機械式真空ポンプの回転部が高磁場
のために発熱等の不具合を生ずる恐れがない。
に接続する各配管には、それぞれ開閉弁4a、4d、4
f又は開閉弁4b、4e、4gを設置して、これらガス
回収装置5a、5bへの各配管の導通を遮断可能に形成
している。
排気の排出方向を示す。
し、4cは該アルゴンガスの供給調節弁を示す。尚、3
hは圧力計を示す。
る。
2によりアルゴンガスを供給すると、該エジェクタ2の
作用により真空容器1及び配管3a内のガスが排気され
る。
た場合、エジェクタ2の排気側の配管3c内の圧力は5
0乃至70Pa程度となり、この配管3c内の排気ガス
は、前記アルゴンガスと共に真空容器1から排出された
水素同位体、ヘリウム及び不純物からなる。
より吸引されてガス回収装置5a又は5bのいずれか一
方へと導かれる。
該排気ガスをガス回収装置5bへ導通させ、ガス回収装
置5aの方は開閉弁4a、4fを閉として該排気ガスの
導入を遮断している。尚、ガス回収装置5bの具備する
アルゴントラップ5fは超低温に冷却されている。
排気ガスは、該アルゴントラップ5fによりアルゴンガ
スと不純物とが固化して捕捉され、水素同位体とヘリウ
ムのみがバッキングポンプ6を通って矢印Y方向に排出
される。
トラップ5fがアルゴンガスと不純物の捕捉を行ってい
る間に、ガス回収装置5aの方ではアルゴントラップ5
dの再生が行われる。
通してアルゴントラップ5dを蒸発器として機能させ、
先にアルゴントラップ5dが捕捉したアルゴンガスを気
化させて回収し、アルゴンガス再利用回路3を介してア
ルゴンガス供給管路3bへと還流させている。
ェクタ2の駆動に必要な圧力(圧力計3hにて示され
る)を維持するように調節する必要がある。このため、
熱交換部5cへの熱媒の供給量をコントロールしてアル
ゴントラップ5dからのアルゴンガスの蒸発量を制御
し、ガス回収装置5a内の圧力(圧力計5gにて示され
る)を調節するようにしている。
と同時にアルゴンガスの回収が行われる。
ラップ5d上に集積させて除去を行う。
トラップ5fのアルゴンガス捕捉能力が落ちてくれば、
今度は前記配管3cからの排気ガス導入をガス回収装置
5aの方に切り替えると共に、ガス回収装置5bは該排
気ガスの導入を遮断し、アルゴントラップ5fの再生操
作に入る。
4a、4e及び4fは閉弁状態を示し、塗り潰していな
い開閉弁4b、4d及び4gは開弁状態にあることを示
す。
において前述のアルゴンガス捕捉と再生の操作を周期的
に繰り返して交互に行うことにより、本真空排気システ
ムを連続して運転することができる。
排気ガスは、既にアルゴンガスが除去されたものなの
で、該バッキングポンプ系6の負荷が小さくて済んでい
る。
熱に要する時間を見込んで、排気系を連続的に働かせる
ために2台以上のガス回収装置を設けるようにしてもよ
い。又、エジェクタの駆動ガスには、アルゴンの他にネ
オン、クリプトン、キセノンのいずれか、又はこれらの
混合ガスを用いるようにしてもよい。
5d又は5fを蒸発器として機能させるために熱交換部
5c又は5eに熱媒を通すとしたが、これは熱媒により
加熱する代りに電熱ヒータ又は赤外線でアルゴントラッ
プを加熱するようにしてもよく、又は加熱したアルゴン
ガスをガス回収装置5a又は5bに導入してアルゴント
ラップを加熱するようにしてもよい。
により駆動されるエジェクタを核融合装置の高磁場区域
内に設置して真空容器からの排気を行うようにしたの
で、大口径の真空バルブや接続配管等の付帯設備を簡略
化できると共に高磁場区域内の据え付けスペースも小さ
くてすみ、更に該エジェクタには機械的可動部分がない
ので、前記真空容器からのダストや高温の吸入気体によ
る故障や性能劣化の恐れがないと共に該ダストはエジェ
クタ駆動ガスに乗って前記ガス回収装置に集積するの
で、その処理が容易であり、更に又、前記真空容器から
の水素同位体を主成分とする吸入気体がエジェクタの駆
動気体である不活性ガスに希釈されて爆発の危険がなく
なり、安全性が高まる等の効果を有する。
1実施の形態のシステム図である。
装置の真空排気システムのシステム図である。
合装置の真空排気システムのシステム図である。
し、4cは該アルゴンガスの供給調節弁を示す。尚、3
kは圧力計を示す。
2にアルゴンガスを供給すると、該エジェクタ2の作用
により真空容器1及び配管3a内のガスが排気される。
通してアルゴントラップ5dを蒸発器として機能させ、
先にアルゴントラップ5dが捕捉したアルゴンガスを気
化させてアルゴンガス再利用回路3を介してアルゴンガ
ス供給管路3bへと還流させている。
ェクタ2の駆動に必要な圧力(圧力計3kにて示され
る)を維持するように調節する必要がある。このため、
熱交換部5cへの熱媒の供給量をコントロールしてアル
ゴントラップ5dからのアルゴンガスの蒸発量を制御
し、ガス回収装置5a内の圧力(圧力計5gにて示され
る)を調節するようにしている。
ラップ5f上に集積させて除去を行う。
Claims (7)
- 【請求項1】 不活性ガスにより駆動されるエジェクタ
を核融合装置の高磁場区域境界の内側に備えていること
を特徴とする核融合装置の真空排気システム。 - 【請求項2】 前記エジェクタを駆動したガスを回収す
るためのガス回収装置を該エジェクタの排気側に設置し
たことを特徴とする請求項1に記載の核融合装置の真空
排気システム。 - 【請求項3】 前記ガス回収装置により回収したガスを
前記エジェクタの駆動に再利用するための再利用回路を
設置したことを特徴とする請求項2に記載の核融合装置
の真空排気システム。 - 【請求項4】 前記ガス回収装置は不活性ガストラップ
と蒸発器とを具備すると共に、該ガス回収装置に接続し
た各配管には各々開閉弁を設置して該ガス回収装置への
導通を遮断可能に形成したことを特徴とする請求項2に
記載の核融合装置の真空排気システム。 - 【請求項5】 前記ガス回収装置に機械式真空ポンプよ
りなるバッキングポンプ系を付設したことを特徴とする
請求項2に記載の核融合装置の真空排気システム。 - 【請求項6】 前記バッキングポンプ系は、ターボ分子
ポンプ、ヘリカル溝真空ポンプ、複合分子ポンプ等の機
械式真空ポンプのいずれか、又はこれらを組み合わせた
ものよりなることを特徴とする請求項5に記載の核融合
装置の真空排気システム。 - 【請求項7】 前記エジェクタの駆動に用いられる不活
性ガスは、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノンの
いずれか、又はこれらの混合ガスを用いるようにしたこ
とを特徴とする請求項1に記載の核融合装置の真空排気
システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34454596A JP3743777B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 核融合装置の真空排気システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34454596A JP3743777B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 核融合装置の真空排気システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10170672A true JPH10170672A (ja) | 1998-06-26 |
JP3743777B2 JP3743777B2 (ja) | 2006-02-08 |
Family
ID=18370109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34454596A Expired - Fee Related JP3743777B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 核融合装置の真空排気システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3743777B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116189924A (zh) * | 2023-04-26 | 2023-05-30 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种满足千秒量级等离子体的粒子排除结构及方法 |
-
1996
- 1996-12-09 JP JP34454596A patent/JP3743777B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116189924A (zh) * | 2023-04-26 | 2023-05-30 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种满足千秒量级等离子体的粒子排除结构及方法 |
CN116189924B (zh) * | 2023-04-26 | 2023-08-04 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种满足千秒量级等离子体的粒子排除结构及方法 |
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