JPH1090450A - Heat reception plate of fusion device - Google Patents

Heat reception plate of fusion device

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Publication number
JPH1090450A
JPH1090450A JP8245104A JP24510496A JPH1090450A JP H1090450 A JPH1090450 A JP H1090450A JP 8245104 A JP8245104 A JP 8245104A JP 24510496 A JP24510496 A JP 24510496A JP H1090450 A JPH1090450 A JP H1090450A
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JP
Japan
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receiving plate
heat receiving
titanium
fusion device
copper
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Application number
JP8245104A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Fuse
俊明 布施
Kouichi Ooseji
光一 大勢持
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH1090450A publication Critical patent/JPH1090450A/en
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21BFUSION REACTORS
    • G21B1/00Thermonuclear fusion reactors
    • G21B1/11Details
    • G21B1/13First wall; Blanket; Divertor
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To sustain superhigh heat load and impact of neutron generated from plasma by forming a heat reception plate with armor part and heat sink part and constituting the first coated part of coating layer with titanium and copper and the second part with titanium foil. SOLUTION: The heat reception plate 17 as a wall 16 covering one sides of breeding blanket 14, diverter 15, etc., is constituted of armor part 18 of carbon group and a heat sink part 19 made of copper or copper alloy. Between the armor part 18 and the sink part 19, a coating layer 20 consisting of the first coating part 21 and the second coating part 22. The first coating part 21 is made by coating mixture powder in paste state with weight ratio of 10% titanium and 90 % copper on the armor part 18 and heated-coating in vacuum and the second coating part 22 made of titanium foil is fitted in between the coating part 21 and the sink part 19 and then heated again to form the heat reception plate 17. By this, the production of cadmium due to reaction of neutron and silver and coating force is attained. Thus, the constituting such as breeding blanket and the like is protected from superhigh heat load and neutron load.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、核融合装置の受熱
板に係り、特にプラズマの超熱負荷、超中性子負荷に抗
する第1壁に被着する受熱板の被着接合力をより一層強
固にした核融合装置の受熱板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat receiving plate for a nuclear fusion device, and more particularly to a method for further increasing the bonding strength of a heat receiving plate attached to a first wall against a superheat load of plasma and a superneutron load. The present invention relates to a heat receiving plate for a fusion device that is hardened.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、核融合装置、例えばトカマク型核
融装置は、図10に示すように、プラズマ2の外側にト
ーラス状に形成し、内外壁を真空壁とする真空容器1を
備えており、その内部に二重水素および三重水素を燃料
とするプラズマ2を封じ込めるようになっている。ま
た、真空容器1の内側には、プラズマ2を取り囲む増殖
ブランケット3が設けられている。この増殖ブランケッ
ト3内には、例えばトリチウム増殖材が収められてお
り、この増殖ブランケット3は、プラズマ2から発生さ
れる高エネルギの中性子にトリチウム増殖材を反応さ
せ、三重水素の増殖および中性子発熱を行い、このとき
の高熱エネルギを増殖ブランケット3内に設けた配管の
冷却材により外部に取り出すようになっている。また、
増殖ブランケット3のプラズマ2に向う表面には第1壁
4が設置され、さらに増殖ブランケット3の一側にダイ
バータ5が設置されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a fusion device, for example, a tokamak-type fusion device, has a vacuum vessel 1 formed in a torus shape outside a plasma 2 and having inner and outer walls as vacuum walls, as shown in FIG. The plasma 2 containing double hydrogen and tritium as fuel is sealed therein. A breeding blanket 3 surrounding the plasma 2 is provided inside the vacuum vessel 1. The breeding blanket 3 contains, for example, a tritium breeding material. The breeding blanket 3 causes the tritium breeding material to react with high-energy neutrons generated from the plasma 2, thereby causing the growth of tritium and the generation of neutrons. The high heat energy at this time is taken out to the outside by a coolant in a pipe provided in the breeding blanket 3. Also,
A first wall 4 is provided on the surface of the breeding blanket 3 facing the plasma 2, and a diverter 5 is provided on one side of the breeding blanket 3.

【0003】また、真空容器1の外側には、プラズマ2
を封じ込めるトロイダルコイル6が設置され、さらにト
ロイダルコイル6の外側にプラズマ2の位置、形状を適
正状態にコントロールするポロイダルコイル7が設けら
れている。このトロイダルコイル6およびポロイダルコ
イル7はともに超電導コイルで形成されており、これら
コイル6,7は、クライオスタット8内に収容されてい
る。
[0003] A plasma 2 is provided outside the vacuum vessel 1.
Is provided, and a poloidal coil 7 for controlling the position and shape of the plasma 2 to an appropriate state is provided outside the toroidal coil 6. The toroidal coil 6 and the poloidal coil 7 are both formed of superconducting coils, and these coils 6 and 7 are accommodated in a cryostat 8.

【0004】一方、増殖ブランケット3やダイバータ5
に覆設する第1壁4は、図8に示すように、プラズマ2
から発生する超高熱負荷、超中性粒子負荷等に抗する受
熱板9として形成するようになっている。この受熱板9
は、ブロック状またはタイル状のアーマ部10と、冷却
材を通流させる冷却路(図示せず)を備えたヒートシン
ク部11とから構成されている。このアーマ部10は、
プラズマ2の荷電交換中、スパッタリングを起し、その
際、発生する高原子番号の不純物がプラズマ2に混入し
てプラズマ運転の支障とならないようカーボンあるいは
ベリリウム等の高融点低原子番号材により作製されてい
る。また、ヒートシンク部11は、プラズマ2の超高温
熱を良好に吸収する高熱伝導材、例えば銅または銅合金
等により作製されている。
On the other hand, a propagation blanket 3 and a diverter 5
As shown in FIG. 8, the first wall 4
The heat receiving plate 9 is designed to withstand an ultra-high heat load, a super-neutral particle load, and the like generated from the heat sink. This heat receiving plate 9
Is composed of a block-shaped or tile-shaped armor section 10 and a heat sink section 11 provided with a cooling passage (not shown) through which a coolant flows. This armor section 10
During charge exchange of the plasma 2, sputtering occurs. At that time, a high atomic number material such as carbon or beryllium is made of a material having a low melting point such as carbon or beryllium so that impurities generated at a high atomic number do not enter the plasma 2 and hinder the operation of the plasma. ing. Further, the heat sink portion 11 is made of a high heat conductive material that favorably absorbs the ultra-high temperature heat of the plasma 2, for example, copper or a copper alloy.

【0005】ところで、アーマ部10は、図8に示すよ
うに、ヒートシンク部11に被着層12を介して被着さ
れており、この被着層12には銀を含む金属ロウ、ある
いは図9に示すように、被着強度を増加させるボルト1
3を選択的に使用していた。
As shown in FIG. 8, the armor portion 10 is attached to a heat sink portion 11 via an attachment layer 12, and the attachment layer 12 is provided with a metal brazing material containing silver, or as shown in FIG. As shown in FIG.
3 was selectively used.

【0006】このように、第1壁4としての受熱板9
は、アーマ部10とヒートシング部11とを備え、ヒー
トシンク部11にアーマ部10を確実に、かつ強固に被
着させることにより、アーマ部10をプラズマ2の超高
熱負荷、超中性粒子負荷等の衝撃力を緩やかにする抵抗
体として機能させる一方、ヒートシンク部11を良好な
熱吸収体として機能させ、こうして増殖ブランケット3
やダイバータ5等を熱的衝撃からの保護を図っていた。
As described above, the heat receiving plate 9 as the first wall 4
Is provided with an armor section 10 and a heat sinking section 11, and the armor section 10 is securely and firmly adhered to the heat sink section 11 so that the armor section 10 is loaded with an ultra-high heat load of the plasma 2 and an ultra-neutral particle load. And the like, while the heat sink portion 11 functions as a good heat absorber, and thus the breeding blanket 3
And the divertor 5 are protected from thermal shock.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】最近の核融合装置は、
プラズマ2の封じ込め運転時が従来に較べ長くなり、こ
れに伴って装置自体も超大型化している。このため、受
熱板9も、プラズマから発生する超高熱負荷、超中性粒
子負荷に抗することが難しくなってきている。特に、図
8で従来例として示したアーマ部10とヒートシンク部
11との被着層12に銀を含む金属ロウを用いていたの
では、被着力が優れていても、銀が中性粒子と核変換を
起し、カドミウムを生成し、このため増殖ブランケット
がプラズマ2とトリチウム増殖材とを反応させ、三重水
素の増殖および中性子発熱を行わせようとしても従来に
較べその性態低下を招くおそれが出る。
The recent nuclear fusion devices are:
The time of the operation for confining the plasma 2 has become longer than before, and accordingly the apparatus itself has become ultra-large. For this reason, it is becoming difficult for the heat receiving plate 9 to withstand an ultra-high heat load and an ultra-neutral particle load generated from the plasma. In particular, when a metal brazing containing silver is used for the adhesion layer 12 of the armor portion 10 and the heat sink portion 11 shown as a conventional example in FIG. 8, even if the adhesion force is excellent, the silver becomes neutral particles. Transmutation occurs to produce cadmium, which may cause the breeding blanket to react the plasma 2 with the tritium breeding material, causing tritium breeding and neutron exotherm, which may lead to a deterioration of the morphology as compared to the past. coming out.

【0008】また、図9で示したアーマ部10とヒート
シンク部11との被着力をボルト13の機械的強度力を
借りて行おうとしても、アーマ部10およびヒートシン
ク部11とボルト13との線膨張係数の相違により各部
材に熱応力が発生し、その被着力を確実に確保すること
が難しくなっている。
Further, even if it is attempted to use the mechanical strength of the bolt 13 to apply the adhesion between the armor 10 and the heat sink 11 shown in FIG. Thermal stress is generated in each member due to a difference in expansion coefficient, and it is difficult to reliably secure the applied force.

【0009】このように、アーマ部10をヒートシンク
部11に被着させる場合、従来から選択的に用いられて
いた上述手段では、核融合装置の超大型化に伴ってすで
に限界に達しており、新たな代替技術が求められてい
る。
As described above, in the case where the armor section 10 is attached to the heat sink section 11, the above-mentioned means which has been selectively used in the past has already reached the limit with the increase in the size of the nuclear fusion device. New alternative technologies are needed.

【0010】本発明は、このような要望に基ずいてなさ
れたもので、プラズマから発生する超高熱負荷に対し、
充分に対処でき、かつ中性粒子の衝撃力に対しても充分
に抗し得るようにアーマ部とヒートシンク部との被着力
をより一層向上させた核融合装置の受熱板を提供するこ
とを目的とする。
[0010] The present invention has been made based on such a demand, and has been developed for an ultra-high heat load generated from plasma.
An object of the present invention is to provide a heat receiving plate of a fusion device in which the adhesion between an armor and a heat sink is further improved so that it can sufficiently cope with the impact of neutral particles. And

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係る核融合装置
の受熱板は、上述の目的を達成するために、請求項1に
記載したように、受熱板をアーマ部とヒートシンク部と
で形成し、アーマ部とヒートシンク部との間に被着層を
備えた核融合装置の受熱板において、上記被着層は第1
被着部と第2被着部とに区分けし、上記第1被着部をチ
タン・銅の合金で構成し、第2被着部をチタン箔で構成
したものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a heat receiving plate for a nuclear fusion device, wherein the heat receiving plate is formed by an armor portion and a heat sink portion. In the heat receiving plate of the fusion device having an adhesion layer between the armor portion and the heat sink portion, the adhesion layer is the first
It is divided into an adhered portion and a second adhered portion, wherein the first adhered portion is made of an alloy of titanium and copper, and the second adhered portion is made of a titanium foil.

【0012】本発明に係る核融合装置の受熱板は、上述
の目的を達成するために、請求項2に記載したように、
第1被着部としてのチタン・銅の合金は、チタン10重
量%、銅90重量%であることを特徴とするものであ
る。
[0012] In order to achieve the above object, the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention has the following features.
The alloy of titanium and copper as the first adhered portion is characterized in that titanium is 10% by weight and copper is 90% by weight.

【0013】本発明に係る核融合装置の受熱板は、上述
の目的を達成するために、請求項3に記載したように、
第2被着部は、鉛箔および鉛・銅合金のいずれかで構成
したものである。
[0013] In order to achieve the above object, the heat receiving plate of the fusion device according to the present invention has the following features.
The second adherend is made of either a lead foil or a lead-copper alloy.

【0014】本発明に係る核融合装置の受熱板は、上述
の目的を達成するために、請求項4に記載したように、
被着層は、チタン粉と銅粉とを用い、チタン粉の粒度を
細く、銅粉の粒度を相対的に粗くしたものである。
In order to achieve the above object, the heat receiving plate of the fusion device according to the present invention has the following features.
The adhered layer uses titanium powder and copper powder, and has a fine particle size of titanium powder and a relatively coarse particle size of copper powder.

【0015】本発明に係る核融合装置の受熱板は、上述
の目的を達成するために、請求項5に記載したように、
アーマ部は、黒鉛と黒鉛ファイバーとの黒鉛マトリック
ス部に構成する一方、上記アーマ部とヒートシンク部と
の間にチタン・銅の合金で構成された被着層を備えたも
のである。
In order to achieve the above object, the heat receiving plate of the fusion device according to the present invention has the following features.
The armor portion is configured as a graphite matrix portion of graphite and graphite fiber, and has an adhesion layer made of a titanium-copper alloy between the armor portion and the heat sink portion.

【0016】本発明に係る核融合装置の受熱板は、上述
の目的を達成するために、請求項6に記載したように、
被着層は、チタンで構成された被着層と銅で構成された
被着層を交互に多層に形成したものである。
In order to achieve the above object, the heat receiving plate of the fusion device according to the present invention has the following features.
The adhesion layer is formed by alternately forming an adhesion layer composed of titanium and an adhesion layer composed of copper in multiple layers.

【0017】本発明に係る核融合装置の受熱板は、上述
の目的を達成するために、請求項7に記載したように、
被着層は、第1被着部と第2被着部とに区分けし、第1
被着部をチタンによるイオンプレーティングを行い、第
2被着部を銅によるコーティングを行ったものである。
In order to achieve the above object, the heat receiving plate of the fusion device according to the present invention has the following features.
The deposition layer is divided into a first deposition portion and a second deposition portion,
The adherend is ion-plated with titanium, and the second adherent is coated with copper.

【0018】本発明に係る核融合装置の受熱板は、上述
の目的を達成するために、請求項8に記載したように、
被着層はセラミック接着剤で構成したものである。
The heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention has the following features to achieve the above object.
The adhered layer is made of a ceramic adhesive.

【0019】本発明に係る核融合装置の受熱板は、上述
の目的を達成するために、請求項9に記載したように、
セラミック接着剤は、酸化アルミナ、二酸化ジルコニウ
ム、酸化マグネシウム、珪酸カリウムで構成したもので
ある。
The heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention has the following features to achieve the above object.
The ceramic adhesive is composed of alumina oxide, zirconium dioxide, magnesium oxide, and potassium silicate.

【0020】本発明に係る核融合装置の受熱板は、上述
の目的を達成するために、請求項10に記載したよう
に、アーマ部は、セラミック材で構成するか、あるいは
セラミック材でコーティングするかのいずれかを選択
し、上記アーマ部とヒートシンク部との間の被着層をセ
ラミック接着剤で構成したものである。
In order to achieve the above object, the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention has an armor portion made of a ceramic material or coated with a ceramic material. Any one of the above is selected, and the adhered layer between the armor section and the heat sink section is made of a ceramic adhesive.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る核融合装置の
受熱板の一実施の形態を図面を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a heat receiving plate of a nuclear fusion device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】図1は、本発明に係る核融合装置の受熱板
を概略的に示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view schematically showing a heat receiving plate of a nuclear fusion device according to the present invention.

【0023】増殖ブランケット14およびダイバータ1
5等の少なくとも一方を覆設する第1壁16としての受
熱板17は、黒鉛系のアーマ部18と銅または銅合金製
のヒートシンク部19とから構成され、アーマ部18と
ヒートシンク部19との間に被着層20を備える。この
被着層20は、第1被着部21と第2被着部22とから
形成される。
Propagation blanket 14 and diverter 1
The heat receiving plate 17 as a first wall 16 that covers at least one of the fifth and the like 5 is composed of a graphite-based armor portion 18 and a heat sink portion 19 made of copper or a copper alloy. An adhesion layer 20 is provided therebetween. The deposition layer 20 is formed from a first deposition portion 21 and a second deposition portion 22.

【0024】第1被着部21は、重量比でチタン10
%、銅90%のペースト状の混合粉末をアーマ部18に
コーティングし、真空中で加熱し、アーマ部18に被着
させるようになっている。この場合の加熱温度は、チタ
ンと銅との共晶温度以上の900℃〜1100℃にする
ことが望ましい。また、第2被着部22は、チタン箔で
作製され、アーマ部18の第1被着部21とヒートシン
ク部19との間に装着した後、再度真空中で温度100
0℃の状態で5分間加熱させ、受熱板17を作製するよ
うになっている。なお、第2被着部22としてチタン箔
を用いる場合、その厚みを30ミクロンにし、真空中で
温度1000℃の状態で30分加熱することが望まし
い。これは、第1被着部21をヒートシンク部19に被
着させる際、チタン量が比較的多く、加熱時間が長くな
ってくると、第2被着部22としてのチタンが液体状に
なって良好に拡散し、ロウ付状態になり、被着力がより
一層高くなるからである。
The first adherend 21 is made of titanium 10 by weight.
% And 90% copper in a paste-like mixed powder is coated on the armor section 18, heated in vacuum, and adhered to the armor section 18. The heating temperature in this case is desirably 900 ° C. to 1100 ° C., which is higher than the eutectic temperature of titanium and copper. The second adhered portion 22 is made of titanium foil, and is mounted between the first adhered portion 21 of the armature portion 18 and the heat sink portion 19, and then again at a temperature of 100 in vacuum.
Heating is performed at 0 ° C. for 5 minutes to produce the heat receiving plate 17. In the case where a titanium foil is used as the second adherend 22, it is desirable that the thickness be 30 μm and that the film be heated in a vacuum at a temperature of 1000 ° C. for 30 minutes. This is because when the first adhered portion 21 is adhered to the heat sink portion 19, the amount of titanium is relatively large, and if the heating time becomes longer, the titanium as the second adhered portion 22 becomes liquid. This is because they are satisfactorily diffused, become in a brazing state, and the adherence is further increased.

【0025】このように、本実施形態では、アーマ部1
8にチタン・銅の合金からなる第1被着部21を被着さ
せ、さらに第1被着部21とヒートシンク部19との間
にチタン箔としての第2被着部22を装着して受熱板1
7を作製したので、従来のように、中性粒子と銀との反
応によるカドミウムの生成がなく、被着力を充分に確保
することができる。
As described above, in the present embodiment, the armor unit 1
8, a first adhered portion 21 made of a titanium-copper alloy is adhered, and a second adhered portion 22 as a titanium foil is attached between the first adhered portion 21 and the heat sink portion 19 to receive heat. Board 1
Since No. 7 was produced, cadmium was not generated due to the reaction between the neutral particles and silver as in the related art, and a sufficient adhesion force could be secured.

【0026】図2は、本発明に係る核融合装置の受熱板
の第2実施形態を概略的に示す模式図である。なお、図
1の構成部品と同一部分には同一符号を付す。
FIG. 2 is a schematic view schematically showing a second embodiment of the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0027】本実施形態は、第1実施形態と同様に、ア
ーマ部18にチタン・銅とからなる合金を第1被着部2
1として被着させる一方、第1被着部21とヒートシン
ク部19との間に鉛箔または鉛・銅合金としての第2被
着部23を装着した後、不活性ガス雰囲気または真空中
で温度400℃〜600℃の範囲で30分間加熱し、被
着層24を形成したものである。
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, an alloy made of titanium and copper is applied to the armor portion 18 in the first adherend 2.
After attaching the second attaching portion 23 as a lead foil or a lead-copper alloy between the first attaching portion 21 and the heat sink portion 19, the temperature is increased in an inert gas atmosphere or vacuum. The coating layer 24 was formed by heating at a temperature of 400 ° C. to 600 ° C. for 30 minutes.

【0028】このように、本実施形態は、第2被着部2
3として融点の低い鉛または鉛・銅合金を用いたので、
アーマ部18の長年の使用により損傷があっても第2被
着部23を容易に取り除くことができる。このため、ア
ーマ部18の交換作業を容易に行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the second adherend 2
As lead 3 or lead-copper alloy with low melting point was used as 3,
Even if the armature portion 18 is damaged due to long-term use, the second attachment portion 23 can be easily removed. Therefore, the replacement work of the armor section 18 can be easily performed.

【0029】図3は、本発明に係る核融合装置の受熱板
の第3実施形態を概略的に示す模式図である。なお、図
1の構成部品と同一部分には同一符号を付す。
FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing a third embodiment of the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0030】本実施形態は、黒鉛製のアーマ部18を銅
製のヒートシンク部19に被着させる被着層24をチタ
ン粉25と銅粉26との混合粉末を用いるとともに、チ
タン粉25を5重量%とし、銅粉26の粒度よりも密に
したものである。
In this embodiment, the adhering layer 24 for adhering the graphite armor 18 to the copper heat sink 19 is made of a mixed powder of titanium powder 25 and copper powder 26, and the titanium powder 25 is 5 wt. %, Which is denser than the particle size of the copper powder 26.

【0031】もともと、チタン粉25は銅粉26の比重
に較べ軽いため、ペースト状にすると、銅粉26の表面
に凝集しがちになるが、チタン粉25の粒度を密にする
ことにより銅粉26の内部に良好に拡散され、チタン粉
25の凝集分布を均一化させることができる。
Originally, the titanium powder 25 is lighter than the specific gravity of the copper powder 26, so that when it is made into a paste, it tends to agglomerate on the surface of the copper powder 26. Thus, the titanium powder 25 can be uniformly diffused into the inside of the metal powder 26 to make the distribution of the titanium powder 25 uniform.

【0032】したがって、本実施形態では、アーマ部1
8を被着層24を介してヒートシンク部19に被着させ
るとき、その接合面に比較的より多くの銅粉26が凝集
しているので、その接合面の硬度の上昇を防ぐことがで
き、被着力をより一層強く確保することができる。
Therefore, in the present embodiment, the armor section 1
When the heat sink portion 8 is adhered to the heat sink 19 via the adhesion layer 24, since relatively more copper powder 26 is agglomerated on the joint surface, an increase in hardness of the joint surface can be prevented. Adhering force can be further secured.

【0033】図4は、本発明に係る核融合装置の受熱板
の第4実施形態を概略的に示す模式図である。なお、図
1の構成部品と同一部分には同一符号を付す。
FIG. 4 is a schematic view schematically showing a fourth embodiment of the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0034】本実施形態は、アーマ部18を、黒鉛27
にマトリック状の黒鉛ファイバー28を含入させ黒鉛マ
トリックス部29に形成し、その黒鉛マトリックス部2
9の端面をスパッタリングまたはレーザ照明により凸凹
状に成形加工し、ヒートシンク部19に被着させる際、
第1実施形態と同様にペースト状のチタン・銅混合粉末
体30をコーティングしたものである。
In the present embodiment, the armature 18 is
Is filled with a matrix-like graphite fiber 28 to form a graphite matrix 29, and the graphite matrix 2
9 is formed into an uneven shape by sputtering or laser illumination, and is attached to the heat sink 19;
As in the first embodiment, a paste-like titanium / copper mixed powder 30 is coated.

【0035】本実施形態では、アーマ部18としての黒
鉛マトリックス部29の端面を凸凹状に成形加工し、こ
の凸凹状の端面にペースト状のチタン・銅混合粉末体3
0をコーティングし、ヒートシンク部19に被着させた
ので、アーマ部18としての黒鉛マトリックス部29の
接触面積を増加させることができ、また凹状部へのチタ
ン・銅混合粉末体30が侵入しやすくなる。このため、
アーマ部18とヒートシンク部19との被着力は、より
一層高めることができる。
In this embodiment, the end surface of the graphite matrix portion 29 as the armor portion 18 is formed into an uneven shape, and the paste-like titanium / copper mixed powder 3 is formed on the uneven end surface.
0 and coated on the heat sink portion 19, the contact area of the graphite matrix portion 29 as the armor portion 18 can be increased, and the titanium / copper mixed powder 30 easily penetrates into the concave portion. Become. For this reason,
The adherence between the armor 18 and the heat sink 19 can be further enhanced.

【0036】図5は、本発明に係る核融合装置の受熱板
の第5実施形態を概略的に示す模式図である。図1の構
成部品と同一部分には同一符号を付す。
FIG. 5 is a schematic view schematically showing a fifth embodiment of the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0037】本実施形態は、アーマ部18にヒートシン
ク部19を被着させるにあたり、第1被着層31にチタ
ン、第2被着層32に銅、第3被着層33にチタン、第
4被着層34に銅を交互に用い、各被着層31,32,
…をイオンプレーティングしたものである。
In this embodiment, when the heat sink 19 is attached to the armature 18, titanium is used for the first applied layer 31, copper is used for the second applied layer 32, titanium is used for the third applied layer 33, and the fourth Copper is used alternately for the deposition layers 34, and each of the deposition layers 31, 32,
.. Are subjected to ion plating.

【0038】このように、本実施形態では、チタンおよ
び銅としての各被着層31,32,…をイオンプレーテ
ィングで形成したので、膜厚が薄く、かつ均質な被着層
31,32,…に形成でき、その被着力をより一層高め
ることができる。
As described above, in the present embodiment, since the deposited layers 31, 32,... As titanium and copper are formed by ion plating, the thicknesses of the deposited layers 31, 32, uniform are small. .., And the adherence can be further enhanced.

【0039】図6は、本発明に係る核融合装置の受熱板
の第6実施形態を概略的に示す模式図である。図1の構
成部品と同一部分には同一符号を付す。
FIG. 6 is a schematic view schematically showing a sixth embodiment of the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0040】本実施形態は、アーマ部18にヒートシン
ク部19を被着させるにあたり、第1被着層35にチタ
ンを、第2被着層36に銅をそれぞれ用い、第1被着層
35のチタンをイオンプレーティングで行い、第2被着
層36の銅をペースト状にしてコーティングを行ったも
のである。
In this embodiment, when the heat sink 19 is attached to the armor 18, titanium is used for the first attachment layer 35, copper is used for the second attachment layer 36, and the first attachment layer 35 is attached to the heat sink 19. Titanium is applied by ion plating, and copper of the second coating layer 36 is coated in a paste state to perform coating.

【0041】このように本実施形態では、アーマ部18
にヒートシンク部19を被着させるにあたり、イオンプ
レーティングの施行とコーティングの施行とを併用する
ことにより安価で作業時間の短い施行を行うことができ
る。
As described above, in the present embodiment, the armor 18
When applying the heat sink 19 to the heat sink, the ion plating and the coating can be performed at the same time, thereby performing the operation at a low cost and with a short working time.

【0042】図7は、本発明に係る核融合装置の受熱板
の第7実施形態の概略図である。
FIG. 7 is a schematic view of a seventh embodiment of the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention.

【0043】本実施形態は、黒鉛製のアーマ部18と銅
製のヒートシンク部19との間に酸化アルミナ、二酸化
ジルコニウム、酸化マグネシウム、水溶性珪酸カリウム
の各粉末を混合させたセラミック接着剤を被着層37と
して形成したものである。
In the present embodiment, a ceramic adhesive in which powders of alumina oxide, zirconium dioxide, magnesium oxide, and water-soluble potassium silicate are mixed is adhered between an armor 18 made of graphite and a heat sink 19 made of copper. It is formed as a layer 37.

【0044】本実施形態では、アーマ部18とヒートシ
ンク部19との異種材を互に接合させる場合、この異種
材間に放射化しにくいセラミックス接着剤としての被着
層37を設けているので、プラズマ2から発生する中性
粒子の衝突によっても核変換を起すことがなく、また、
互に線膨張係数の異なる異種材の熱伸びを良好に吸収す
ることができる。したがって、本実施形態では、中性粒
子の核変化の防止とともに、アーマ部18とヒートシン
ク部19との被着力を確実に確保することができる。な
お、本実施形態では、アーマ部18を黒鉛製にしてある
が、この黒鉛製のアーマ部18にセラミック剤をコーテ
ィングするか、またはアーマ部18そのものをセラミッ
ク材にすることにより被着層37としてのセラミック接
着剤と同種になるから、その被着力を効果的に発揮させ
ることができる。
In this embodiment, when the dissimilar materials of the armor section 18 and the heat sink section 19 are joined to each other, an adhesion layer 37 as a ceramic adhesive which is hard to be activated is provided between the dissimilar materials. Transmutation does not occur even by collision of neutral particles generated from 2,
Thermal elongation of dissimilar materials having mutually different linear expansion coefficients can be favorably absorbed. Therefore, in the present embodiment, it is possible to prevent the change of the nuclei of the neutral particles and to reliably secure the adhesion between the armature portion 18 and the heat sink portion 19. In the present embodiment, the armor portion 18 is made of graphite. However, the armor portion 18 made of graphite is coated with a ceramic agent or the armor portion 18 itself is made of a ceramic material to form the adhered layer 37. Since it is of the same type as the ceramic adhesive described above, the adherence can be effectively exerted.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る核融合
装置の受熱板は、アーマ部にヒートシンク部を被着させ
るにあたり、チタン・銅の合金系、鉛箔、チタン箔およ
びセラミック剤の少なくとも一つ以上を組み合わせて被
着層を形成し、その被着材をペースト状またはイオンプ
レーティングにより均質に被着させたので、従来よりも
一層高い被着力を確実に確保することができる。すなわ
ち、核融合装置の超大型化に伴ってプラズマから発生す
る超高温負荷、超中性粒子負荷に対し、これらの衝撃力
から増殖ブランケット、ダイバータ、真空容器等の構成
機器を充分に保護することができ、プラズマ封じ込め時
間が従来よりも長いプラズマ運転を実現することができ
る。
As described above, the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention, when attaching the heat sink portion to the armor portion, comprises a titanium-copper alloy system, a lead foil, a titanium foil and a ceramic agent. At least one or more of them are combined to form an adherend, and the adherend is uniformly adhered by paste or ion plating, so that a higher adherence than before can be surely secured. In other words, the components such as breeding blankets, divertors, vacuum vessels, etc. should be sufficiently protected from the impact forces of ultra-high temperature loads and ultra-neutral particle loads generated by plasma accompanying the ultra-large size of fusion devices. And a plasma operation with a longer plasma containment time than before can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る核融合装置の受熱板の第1実施形
態を概略的に示す模式図。
FIG. 1 is a schematic view schematically showing a first embodiment of a heat receiving plate of a nuclear fusion device according to the present invention.

【図2】本発明に係る核融合装置の受熱板の第2実施形
態を概略的に示す模式図。
FIG. 2 is a schematic view schematically showing a second embodiment of the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention.

【図3】本発明に係る核融合装置の受熱板の第3実施形
態を概略的に示す模式図。
FIG. 3 is a schematic view schematically showing a third embodiment of the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention.

【図4】本発明に係る核融合装置の受熱板の第4実施形
態を概略的に示す模式図。
FIG. 4 is a schematic view schematically showing a fourth embodiment of the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention.

【図5】本発明に係る核融合装置の受熱板の第5実施形
態を概略的に示す模式図。
FIG. 5 is a schematic view schematically showing a fifth embodiment of the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention.

【図6】本発明に係る核融合装置の受熱板の第6実施形
態を概略的に示す模式図。
FIG. 6 is a schematic view schematically showing a sixth embodiment of the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention.

【図7】本発明に係る核融合装置の受熱板の第7実施形
態を示す概略図。
FIG. 7 is a schematic view showing a seventh embodiment of the heat receiving plate of the nuclear fusion device according to the present invention.

【図8】従来の核融合装置の受熱板の実施形態を示す概
略図。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an embodiment of a heat receiving plate of a conventional fusion device.

【図9】従来の核融合装置の受熱板の別の実施形態を示
す概略図。
FIG. 9 is a schematic view showing another embodiment of the heat receiving plate of the conventional fusion device.

【図10】従来の核融合装置の概略断面図。FIG. 10 is a schematic sectional view of a conventional fusion device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空容器 2 プラズマ 3 増殖ブランケット 4 第1壁 5 ダイバータ 6 トロイダルコイル 7 ポロイダルコイル 8 クライオスタット 9 受熱板 10 アーマ部 11 ヒートシンク部 12 被着層 13 ボルト 14 増殖ブランケット 15 ダイバータ 16 第1壁 17 受熱板 18 アーマ部 19 ヒートシンク部 20 被着層 21 第1被着部 22 第2被着部 23 第2被着部 24 被着層 25 チタン粉 26 銅粉 27 黒鉛 28 黒鉛ファイバー 29 黒鉛マトリックス部 30 チタン・銅混合粉末体 31 第1被着層 32 第2被着層 33 第3被着層 34 第4被着層 35 第1被着層 36 第2被着層 37 被着層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Plasma 3 Propagation blanket 4 1st wall 5 Divertor 6 Toroidal coil 7 Poloidal coil 8 Cryostat 9 Heat receiving plate 10 Armor part 11 Heat sink part 12 Adhered layer 13 Bolt 14 Propagation blanket 15 Divertor 16 First wall 17 Heat receiving plate 18 Armer Part 19 Heat sink part 20 Adhered layer 21 First adhered part 22 Second adhered part 23 Second adhered part 24 Adhered layer 25 Titanium powder 26 Copper powder 27 Graphite 28 Graphite fiber 29 Graphite matrix part 30 Titanium / copper mixture Powder 31 First adhesion layer 32 Second adhesion layer 33 Third adhesion layer 34 Fourth adhesion layer 35 First adhesion layer 36 Second adhesion layer 37 Adhesion layer

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受熱板をアーマ部とヒートシンク部とで
形成し、アーマ部とヒートシンク部との間に被着層を備
えた核融合装置の受熱板において、上記被着層は第1被
着部と第2被着部とに区分けし、上記第1被着部をチタ
ン・銅の合金で構成し、第2被着部をチタン箔で構成し
たことを特徴とする核融合装置の受熱板。
In a heat receiving plate of a nuclear fusion device, wherein a heat receiving plate is formed by an armor portion and a heat sink portion, and wherein the heat receiving plate has an adhesion layer between the armor portion and the heat sink portion, the adhesion layer is a first adhesion layer. A heat receiving plate for a nuclear fusion device, wherein the heat receiving plate is divided into a first portion and a second portion, wherein the first portion is made of a titanium-copper alloy, and the second portion is made of titanium foil. .
【請求項2】 第1被着部としてのチタン・銅の合金
は、チタン10重量%、銅90重量%であることを特徴
とする請求項1に記載の核融合装置の受熱板。
2. The heat receiving plate of a nuclear fusion device according to claim 1, wherein the alloy of titanium and copper as the first adhered portion is 10% by weight of titanium and 90% by weight of copper.
【請求項3】 第2被着部は、鉛箔および鉛・銅合金の
うちいずれかで構成したことを特徴とする請求項1に記
載の核融合装置の受熱板。
3. The heat receiving plate of a nuclear fusion device according to claim 1, wherein the second adhered portion is made of one of a lead foil and a lead-copper alloy.
【請求項4】 被着層は、チタン粉と銅粉とを用い、チ
タン粉の粒度を細く、銅粉の粒度を相対的に粗くしたこ
とを特徴とする請求項1に記載の核融合装置の受熱板。
4. The nuclear fusion device according to claim 1, wherein the adhered layer uses titanium powder and copper powder, wherein the particle size of the titanium powder is small and the particle size of the copper powder is relatively coarse. Heat receiving plate.
【請求項5】 アーマ部は、黒鉛と黒鉛ファイバーとの
黒鉛マトリックス部に構成する一方、上記アーマ部とヒ
ートシンク部との間にチタン・銅の合金で構成された被
着層を備えたことを特徴とする請求項1に記載の核融合
装置の受熱板。
5. An armor portion comprising a graphite matrix portion of graphite and graphite fiber, and having an adhesion layer made of a titanium / copper alloy between said armor portion and a heat sink portion. The heat receiving plate of the nuclear fusion device according to claim 1.
【請求項6】 被着層は、チタンで構成された被着層と
銅で構成された被着層を交互に多層に形成したことを特
徴とする請求項1に記載の核融合装置の受熱板。
6. The heat receiving apparatus according to claim 1, wherein the adhesion layer is formed by alternately forming an adhesion layer composed of titanium and an adhesion layer composed of copper in multiple layers. Board.
【請求項7】 被着層は、第1被着部と第2被着部とに
区分けし、第1被着部をチタンによるイオンプレーティ
ングを行い、第2被着部を銅によるコーティングを行っ
たことを特徴とする請求項1に記載の核融合装置の受熱
板。
7. The deposition layer is divided into a first deposition portion and a second deposition portion, the first deposition portion is subjected to ion plating with titanium, and the second deposition portion is coated with copper. The heat receiving plate of the fusion device according to claim 1, wherein the heat receiving is performed.
【請求項8】 被着層はセラミック接着剤であることを
特徴とする請求項1に記載の核融合装置の受熱板。
8. The heat receiving plate of a nuclear fusion device according to claim 1, wherein the adhesion layer is a ceramic adhesive.
【請求項9】 セラミック接着剤は、酸化アルミナ、二
酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、珪酸カリウムで
構成したことを特徴とする請求項8に記載の核融合装置
の受熱板。
9. The heat receiving plate of a nuclear fusion device according to claim 8, wherein the ceramic adhesive is made of alumina oxide, zirconium dioxide, magnesium oxide, and potassium silicate.
【請求項10】 アーマ部は、セラミック材で構成する
か、あるいはセラミック材でコーティングするかのいず
れかを選択し、上記アーマ部とヒートシンク部との間の
被着層をセラミック接着剤で構成したことを特徴とする
請求項1に記載の核融合装置の受熱板。
10. The armor section is made of a ceramic material or coated with a ceramic material, and an adhesion layer between the armor section and the heat sink is made of a ceramic adhesive. The heat receiving plate of the fusion device according to claim 1, wherein:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2332684A1 (en) * 2009-12-09 2011-06-15 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Method of manufacturing high-heat-load equipment by metallurgically joining carbon material with copper-alloy material

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