JPS5967491A - Nuclear fusion reactor - Google Patents

Nuclear fusion reactor

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JPS5967491A
JPS5967491A JP57177674A JP17767482A JPS5967491A JP S5967491 A JPS5967491 A JP S5967491A JP 57177674 A JP57177674 A JP 57177674A JP 17767482 A JP17767482 A JP 17767482A JP S5967491 A JPS5967491 A JP S5967491A
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JP
Japan
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reactor
cryostat
core
nuclear fusion
fusion reactor
Prior art date
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Pending
Application number
JP57177674A
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Japanese (ja)
Inventor
伊藤 新一
裕司 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Service Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Service Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • 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

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は核融合炉に係9、特にトカマク型核融合におけ
る超電導マグネットを収容し、しかも、中性子の遮蔽性
能を向上させるために好適なベルジャ型のクライオスタ
ットを備えた核融合炉に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a nuclear fusion reactor9, particularly a nuclear fusion reactor that houses a superconducting magnet in tokamak type nuclear fusion and is equipped with a belljar type cryostat suitable for improving neutron shielding performance. Regarding fusion reactors.

一般に重水素0】と三重水素ぐ釣とを燃料とする核融合
炉の場合には、D−Tの核融合反応により炉心プラズマ
中に多量の高速中性子が発生する。従って、このような
核融合炉では、この中性子が炉心外部に漏洩するのを防
ぐため中性子の吸収効率が冒い物質から構成される遮蔽
体を設けることが行なわれる。
In general, in the case of a nuclear fusion reactor that uses deuterium 0 and tritium gas as fuel, a large amount of fast neutrons are generated in the core plasma by the DT fusion reaction. Therefore, in such a nuclear fusion reactor, in order to prevent these neutrons from leaking to the outside of the core, a shielding body made of a material with poor neutron absorption efficiency is provided.

第1図及び第2図にトカマク型核融合炉の概略を示す。Figures 1 and 2 schematically show a tokamak-type fusion reactor.

該図の如く、炉心プラズマIK接する様にブランケット
2が設置され、これら炉心部を包為′する様に遮蔽体3
が設けられる。遮蔽体3の性能は、炉心部で発生した中
性子の炉心外部への透過を最小限に押える様に構成され
る。
As shown in the figure, a blanket 2 is installed so as to be in contact with the core plasma IK, and a shield 3 is installed so as to enclose these core parts.
is provided. The performance of the shield 3 is configured to minimize the transmission of neutrons generated in the reactor core to the outside of the reactor core.

また、炉心プラズマ1内には不純物の発生があシ、この
不純物排気のためにダイバータ4が設けられ、中性化し
た不純物粒子は排気ダクト5を介して外部へ引き出され
る。更に炉心部を取り囲みプラズマ1を閉じ込め、かつ
制御するだめの超電導トロイダル磁場コイル8、及び超
電導ボロイダル磁場コイル9が復数個設置されている。
Further, impurities are generated in the core plasma 1, and a diverter 4 is provided to exhaust the impurities, and the neutralized impurity particles are drawn out through the exhaust duct 5. Furthermore, several superconducting toroidal magnetic field coils 8 and superconducting boloidal magnetic field coils 9 are installed to surround the reactor core and confine and control the plasma 1.

そして、これらをベルジャ型のクライオスタット7に収
容して核融合炉は構成される。尚、10は炉室である。
A nuclear fusion reactor is constructed by housing these in a belljar-type cryostat 7. In addition, 10 is a furnace chamber.

しかしながら、このような構成だと、第2図に示す如く
、炉心1%はメンテナンス時における分解修理のために
トーラス方向に分割構造(セクター12と呼ぶ)11に
なっており、このセクター12間にはわずかながら間隙
がある。その結果、炉心内の中性子は、その間μ+、!
から外部へ漏洩(ストリーミング)シ、これを防ぐ対策
は相当に困難である。さらに、プラズマ内の不純物排気
のためにダイバータ4が設けられる場合、中性化した不
純物粒子を外部へ引出す排気ダクト5が必要であり、炉
心内の中性子は、この排気ダクト5を通つて炉心外へ漏
洩する。その他、中性粒子入射装置のビームダクトや配
管類からの漏洩も考えられる。
However, in such a configuration, as shown in Figure 2, 1% of the core has a divided structure (referred to as sectors 12) 11 in the torus direction for overhaul during maintenance. There is a slight gap. As a result, the neutrons in the reactor core will be μ+, !
It is extremely difficult to take measures to prevent this from leaking (streaming) to the outside. Furthermore, when a diverter 4 is provided to exhaust impurities in the plasma, an exhaust duct 5 is required to draw out neutralized impurity particles to the outside, and neutrons in the core are passed through this exhaust duct 5 to the outside of the core. leak to. In addition, leakage from the beam duct or piping of the neutral particle injection device is also considered.

この様に、炉運転中における中性子の漏洩は遮蔽体3の
構造上不可避であり、単なる金属板から構成されるベル
ジャ型のクライオスタット7では遮蔽することができな
い。従って、炉室10内の他の構造体も放射されること
になり、この部分に運転中、及び停止中に人間が近づく
ことは難しいものとなる。
In this way, leakage of neutrons during reactor operation is unavoidable due to the structure of the shield 3, and cannot be shielded by the belljar-type cryostat 7 made of a simple metal plate. Therefore, other structures within the furnace chamber 10 are also exposed to radiation, making it difficult for humans to approach these parts during operation and during shutdown.

本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、g蔽体から漏洩する中性子が炉室内に漏洩
するのを防止し、従って、運転中、及び停止中であって
もこの部分に人間が接近できることを可能にした核融合
炉を提供するにある。
The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to prevent neutrons leaking from the g-shield from leaking into the reactor chamber, and to prevent the neutrons from leaking into the reactor chamber during operation and stop. The goal is to provide a nuclear fusion reactor that will allow humans to access this area.

本発明は重水素と三重水素とを燃料として核融合反応を
発生させるためのプラズマを保持する炉心部と、この炉
心部を取り囲み前記プラズマを閉じ込め、かつ制御する
超電導マグネットとを収容するクライオスタットを、中
空構造板の中空部に中性子吸収材を収納したものを多層
にして構成することにより、所ル」の目的を達成するよ
うに成したものである。
The present invention provides a cryostat that houses a reactor core that holds plasma for generating a nuclear fusion reaction using deuterium and tritium as fuel, and a superconducting magnet that surrounds this reactor core and confines and controls the plasma. This object is achieved by constructing a multi-layer structure in which a neutron absorbing material is housed in the hollow part of a hollow structural plate.

以下、図面の実施例に基づいて本発明を説明する。同、
符号は従来と同一のものは同符号を使用する。
The present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings. same,
The same reference numerals are used for the same items as before.

第3図に本発明の核融合炉の一実施例を示す。FIG. 3 shows an embodiment of the fusion reactor of the present invention.

その概略構成は従来のものとほとんど同様であるためこ
こでの説明は省略し、以下には本発明に関連する部分、
即ち、第3図のA部拡大図である第4図を用いて説明す
る。
Since its schematic structure is almost the same as the conventional one, the explanation here is omitted, and the parts related to the present invention are described below.
That is, the explanation will be made using FIG. 4, which is an enlarged view of section A in FIG. 3.

該図の本実施例ではベルジャ型のクライオスタット8器
7は、中性子に対する遮蔽性能を有する様に構成されて
いる。即ち、ステンレススチールなどの構造材からなる
中空構造板13を複数に分割し、この中空部の内部に遮
蔽材14、つまり、尚濃度の中性子吸収材(f310、
Gdなど)を含んだパラフィンを入れるか、または上記
の中性子吸収材を溶かした軽水を循環させる。この様な
構造をした遮蔽体ブロック板ユニットの多層構造により
、しかも、分割されている中空構造板130分割部を相
Vs吸する間では互いにずれるように配置してベルジャ
型のクライオスタット7を構成する。
In the present embodiment shown in the figure, the bell jar type cryostat 8 7 is configured to have a shielding performance against neutrons. That is, a hollow structural plate 13 made of a structural material such as stainless steel is divided into a plurality of parts, and a shielding material 14, that is, a high-concentration neutron absorbing material (F310,
Paraffin containing Gd, etc.) is added, or light water containing the above-mentioned neutron absorbing material is circulated. A belljar-type cryostat 7 is constructed by the multilayer structure of the shield block plate unit having such a structure, and by arranging the divided parts of the hollow structural plate 130 so as to be shifted from each other between the phases Vs suction. .

このような本実施例の構成とすることにより、分割構造
となっているセクター間隙から中性子が漏洩したシ、あ
るいは排気ダクトを通って、更にはビームダクトや配管
類から中性子が漏洩したとしても、中空構造板13内に
中性子吸収材を収納している遮蔽能力の優れているクラ
イオスタット7によりaわれでいるため、中性子はここ
で吸収されることとなシ、炉室10内への中性子の漏洩
は防止され、運転中、及び停止中であっても炉室10内
への人間の接近を妨げることはなくなる。
With the configuration of this embodiment, even if neutrons leak from the sector gap of the divided structure, or leak through the exhaust duct, or even from the beam duct or piping, Since the cryostat 7 with excellent shielding ability houses a neutron absorbing material in the hollow structural plate 13, neutrons are not absorbed here, and neutrons leak into the reactor chamber 10. This prevents people from accessing the furnace chamber 10 even during operation or stoppage.

同、クライオスタット7の外側表面に鉛層を設けること
により炉室10内へ透過するガンマ線を遮蔽することも
可能となυよシ効果的である。また、遮蔽体ブロック板
ユニットは、内部に適当々補強リブを設けることにより
強度上特に問題になることはない。
Similarly, by providing a lead layer on the outer surface of the cryostat 7, gamma rays passing into the furnace chamber 10 can be shielded, which is more effective. In addition, the shield block plate unit does not pose any particular problem in terms of strength by providing appropriate reinforcing ribs inside.

以上説明した本発明の核融合炉によれば、重水素と三重
水素とを燃料として核融合反応を発生させるだめのプラ
ズマを保持する炉心部と、この炉心部を取υ囲み前記プ
ラズマを閉じ込め、かつ制御する超電導マグネットとを
収容するクライオスタットを、中空構造板の中空部に中
性子吸収材を収納したものを多層にして構成したもので
あるから、遮蔽体から漏洩した中性子はクライオスタッ
トで吸収され、炉室内に漏洩することはなくなり、運転
中、及び停止中であってもここへの人間の接近を可能と
し、此種核融合炉に採用する場合には非常に有効である
According to the nuclear fusion reactor of the present invention as described above, there is a reactor core that holds plasma for generating a nuclear fusion reaction using deuterium and tritium as fuel, and a reactor core that surrounds the reactor core to confine the plasma; The cryostat that accommodates the superconducting magnet and the superconducting magnet to be controlled is made up of multiple layers of hollow structural plates containing neutron absorbing material, so neutrons leaking from the shield are absorbed by the cryostat and are used in the reactor. There will be no leakage into the room, and it will be possible for humans to access this area even when it is in operation or stopped, making it extremely effective when used in this type of fusion reactor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のベルジャ型タライ・オスタットを有する
トカマク型核融合炉の縦断面図、第2図はその部分平面
図、第3図は本発明の一実施例であるトカマク型核融合
炉の縦断面図、第4図はそのA部拡大詳細図ズある。 1・・・炉心プラズマ、2・・・ブランケット、3・・
・遮蔽体、4・・・ダイバータ、5・・・排気ダクト、
7・・・クライオスタット、8・・・超電導トロイダル
磁場コイル、9・・・超電導ボロイダル磁場コイル)1
0・・・炉室113・・・中空構造板、14・・・遮蔽
材。 憔) 回 第2図 第3図 第4図
Fig. 1 is a vertical cross-sectional view of a tokamak-type fusion reactor having a conventional belljar-type Tarai Ostat, Fig. 2 is a partial plan view thereof, and Fig. 3 is a tokamak-type fusion reactor according to an embodiment of the present invention. The vertical cross-sectional view, FIG. 4, is an enlarged detailed view of part A. 1... Core plasma, 2... Blanket, 3...
・Shield, 4... Diverter, 5... Exhaust duct,
7... Cryostat, 8... Superconducting toroidal magnetic field coil, 9... Superconducting boloidal magnetic field coil) 1
0... Furnace chamber 113... Hollow structure plate, 14... Shielding material. Figure 2 Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1゜重水素と三重水素とを燃料として核融合反応を発生
させるだめのプラズマを保持する炉心部と、該炉心部を
取り囲み前記プラズマを閉込め、かつ制御するため複数
個配置される超電導マグネットと、該超電導マグネット
と前記炉心部とを収容するクライオスタットとを備えた
核融合炉において、前記クライオスタットは、中空構造
板の中空部に中性子吸収材を収納したものを多層にして
構成されることを特徴とする核融合炉。 2、前記クライオスタットは複数に分割され、その分割
部が多層になっている相隣接する間では互いにずれてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のり融合
炉。 3、前記クライオスタットの外側表面に鉛層を設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項、または第2項記
載の核融合炉。
[Scope of Claims] 1. A reactor core that holds plasma for generating a nuclear fusion reaction using deuterium and tritium as fuel, and a plurality of reactor cores that surround the reactor core to confine and control the plasma. In a fusion reactor equipped with a superconducting magnet arranged and a cryostat accommodating the superconducting magnet and the reactor core, the cryostat has a multilayer structure in which a neutron absorbing material is housed in a hollow part of a hollow structural plate. A nuclear fusion reactor characterized by comprising: 2. The glue fusion reactor according to claim 1, wherein the cryostat is divided into a plurality of parts, and the divided parts are arranged in multiple layers and are offset from each other. 3. The fusion reactor according to claim 1 or 2, characterized in that a lead layer is provided on the outer surface of the cryostat.
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