JPS5997085A

JPS5997085A - 核融合装置

Info

Publication number: JPS5997085A
Application number: JP57207161A
Authority: JP
Inventors: 西沢　博史; 浩大河原; 荒木　隆夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-11-26
Filing date: 1982-11-26
Publication date: 1984-06-04

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は核融合装置における冷却機構に関する。

核融合装置たとえばトカマク形のＤ−Ｔ反応炉では炉内
に存在するトリチウムの外部拡散を防止するため、その
冷却系は一般に弟１図に示すりｎく構成されている。す
なわち、ｌは炉本体であって、この炉本体ｌには一次冷
却材管路２が接続されている．そして、この一次冷却材
管路２内の一次冷却材は循環ポンプ３によって循環され
、炉本体１内で発生する熱を外部に取出すように構成さ
れている。そして、この一次冷却材は一次熱交換器４を
介して二次冷却材管路５内の二次冷却材と熱交換される
ように構成され、万一の場合の炉本体ｌ内のトリチウム
の拡散を完全ｉこ防止する。そして、この二次冷却材は
さらに二次熱交換器７を介して水等と熱交換され、発生
した蒸気等は負荷６に送らレルように構成される。とこ
ろで、上記炉本体１の作動はプラズマの不安定性等のた
めに連続的な作動は困難であり、一般には間欠的な核融
合反応をおこなうような作動となる。このため核融合反
応の休止期間中には炉本体ｌや一次熱交換器４の温度が
急激に低下し、間欠作動の１サイクル毎に過大な熱応力
が発生する。特に炉本体ｌの機器は中性子の照射や強大
な電磁力の作用等の厳しい条件下にあり、これに加えて
このような過大な繰返しの熱応力が加わると炉本体１の
寿命がいちじるしく短縮されてしまう。このような不具
合’Ｅ％消するため、−次冷却材管路２に炉本体ｌをバ
イパスしてバイパス管路８を設け、このバイパス管路８
の途中にはバイパス弁９を設け、核融合反応の休止時に
はこのバイパス弁９を開弁して炉本体ｌをバイパスして
一次冷却材を流し、炉本体ｌの急激な温度変化を防止Ｔ
ることが考えられる。しかし、このようにしても−次冷
却材の急激な温度変化は防止することはできず、このた
め−次熱交換器祷に加わる繰返しの熱衝撃は防止するこ
とができない。また、このようなものはバイパス弁９の
開閉によるクォータへンマ等が生じる不具合がある。

本発明は以上の事情にもとづいてなされたもので、その
目的とするところは核融合装置本体の間欠的な作動に伴
う各機器の急激な温度変化を防止し、各機器に生じる熱
応力を軽減して寿命を延長することができる核融合装置
を得ることにある。

すなわち本発明の構成は核融合装置本体の上流側の一次
冷却材管路には一次冷却材貯溜タンクと一次冷却材の供
給量を変更できる一次冷却材可変供給機構とを設け、ま
た核融合装置本体の下流側には一次冷却材貯溜タンクと
一次冷却材管路ポンプとを設け、制御回路によって核融
合装置本体の熱出力に対応して上記−次冷却材可変供給
機構の供給流量を制御し、核融合装置本体および一次冷
却材の温厩を一定に維愕し、またこの−次冷却材可変供
給機構の供給量変動は一次冷却材貯溜タンクで吸収し、
各機器に急激な温度変化の生じることを防止したもので
ある。

次に本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第２
図は本発明の第１実施例を示し、図中１０１は核融合装
置本体たとえばトカマク形のＤ−Ｔ反応炉の炉本体であ
る。そして、この炉本体１０１は間欠的に核融合反応を
生起するように構成されている。また、１０２は一次熱
交換器であって、この−天熱交換器１０２と炉本体１０
１とは一次冷却材管路１０４で接続されている。そして
、−次冷却材はこの一次冷却材管路１０Ｂｆ介して一次
熱交換器１０２と炉本体１ｏｚとの間を循環し、炉本体
１０１で発生した野を外部に取り出すように構成されて
Ｇ）る。また、１０４は二次熱交換器であって、この二
次熱交換器１０４と一次熱交換器１０２とは二次冷却材
管路１０５で接続されている。そして、二次冷却材は二
次冷却材循環ポンプ１０６によってこの二次冷却材管路
ｔ０５ｆ介して一次熱交換器１０２と二次熱交換器１０
４との間を循環し、−天熱交換器１０２で一次冷却材と
熱交換するように構成されてＧ）る。また、この二次熱
交換器１０４には作動熱媒体管路１０７が接続され、水
等の作動熱媒体（ま作動熱媒体ポンプｌＱＢによってこ
の作動熱媒体管路１０７を循環するように構成されてｌ
／）る。そして、この水は二次熱交換器１０４で二次冷
却材と熱交換されて蒸気となり、タービン等の負荷１０
９に送られる。そして、前記−天熱交換器１０２の流出
側と炉本体１０１Ｏ，）流入＠１１と０３間の一次冷却
材管路１０４には一次冷却材管路タンク１１ｏが設けら
れている。この−次冷却材貯溜タンク１１０は一次冷却
材管路１ｏａ中を流れる冷却材を貯溜するものであって
、炉本体１０１の核融合反応の休止期間中こと流れる一
次冷却材を貯溜するに充分な容量を有して（する。また
、この−次冷却材貯溜タンク１１０の下流側をこ番ま一
次冷却材を炉本体１ｏｘｌこ供給するとともζここの供
給漬を任意に変化させることができる一次冷却材可変供
給機構たとえは一次冷却材供給ボンプ１１１が設けられ
ている。この−次冷却材供給ポンブ１１１は吐出量可変
形のものであって、かつ立上り、立下り特性の早いもの
が用いられている。また、炉本体１０１の流出側と一次
熱交換器１０２の流入側との間の一次冷却材管路１０３
には一次冷却材貯溜タンクｌ１２が設けられている。こ
の−次冷却材貯溜タンク１１２は前記の一次冷却材貯溜
タンク１１０と同様に炉本体１０１の休止期間中に流れ
る一次冷却材を貯溜するに充分な容量を有している。

また１この一次冷却材貯溜タンク１１２の下流側には一
次冷却材循環ボンブ１１３が設けられている。そしてこ
の−凄冷却材循環ボンブｌ　１３は一定吐出量で一次冷
却材を循環するように構成されている。また、１１４は
制御回路であって、炉本体１０１の熱出力を検出し、こ
の熱出力に対応して一次冷却材供給ボンプｌ　ｌ　Ｉｆ
制御し、炉本体１０１の熱出力に対応した流量の一次冷
却材を９の炉本体１０１に供給し、炉本体１０１および
一次冷却材を一定の温度に維持するように構成されてい
る。

次に上記第１実施例の作用を説明する。まず炉本体１０
１の熱出力は制御回路１１４によって検出され、この熱
出力に対応して一次冷却材供給ボンブ１１１の吐出量を
制御する。したがって炉本体１０１の休止期間中にはこ
の炉本体１０１に一次冷却材は供給されず、よって炉本
体１０１がこの休止期間中に冷却されることはなく、休
止期間中においても一定温度に維持される。なお、実際
には休止期間中にも必要において小流量の一次冷却材を
炉本体１０１に供給し、余熱を除去する。そして、炉本
体Ｊ（１１７が作動を開始するとその熱出力に対応して
一次冷却材供給ポンブＩｌｌが運転され、熱出力に対応
した流量の一次冷却材を炉本体ｔｏｔに供給し、作動中
における炉本体１０１の温度を一定に維持し、力）つ−
次冷却材の温度も一定に維持する。才な、上記−次冷却
材循環ポンプ１１３は炉本体１０１の作動とは無関係に
一定流量の一次冷却材を一次熱交換器１０２に送る。な
お、１−９−イクル中にこの一次冷却材循環ポンプｌ１
３が送る一次冷却材の量と一次冷却材供給ポンプ１１１
が送る一次冷却材の量とは等しくなるように設定されて
いることはもちろんである。そして、炉本体１０１の休
止期間中に一次冷却循環ポンプ１１３によって送られる
一次冷却材は一次冷却材貯溜タンク１ノθ内に貯溜され
る。

また、炉本体１０１の作動期間中に一次冷却材供給ポン
プｌｌノが送る一次冷却材の量は一次冷却材循環ボンブ
１１３が送る一次冷却材の量より多いものであるが、こ
の余剰の一次冷却材は一次冷却材貯溜タンク１１２内に
貯溜される。

また、炉本体１０１の休止期間中には一次冷却材供玲ボ
ンブＩｌｌ力）らは−次冷却材が送られなくなるが、こ
の休止期間中には一次冷却材循環ポンプ１１３は一次冷
却材貯溜タンク１１２内に貯溜されている一次冷却材を
一次熱交換器１０２に送る。よって、この炉本体１０１
はサイクル中を通して一定温度に維持され、また−次冷
却材の温度もサイクル中を通して一定に維次される。ま
た、−火熱交換器１０２にはサイクル中を通して一定温
度の一次冷却材が一定流量で供給されるので、この−火
熱交換器１０２も一定温度に維持される。したがって炉
本体１０１、−火熱交換器１０２等の機器に過大な熱応
力が生じることが防止され、これらの寿命が長くなる。

また、この第１実施例のものは一次冷却材供給ポンプ１
１１により一次冷却材の供給量を制御するので弁の開閉
によるウォータハンマ等を生じることはない。

なお、本発明は上記の第１実施例には限定されない。

たとえば第３図には本発明の第２実施例を示す。この第
２実施例はポンプ１１５と流量調整弁１１Ｂとで一次冷
却材可変供給機構を構成したものである。そしてこの第
２実施例はポンプ１１５の立上り特性等が比較仲違くて
も炉本体１０１の熱出力変化に追従することができるの
でポンプ１１５の設計が容易となる。なお、この第２実
施例は上記の点板外は前記第１実施例と同様の構成で第
３図中第ｌ実施例に対応する部分には同符号を附してそ
の説明を省略する。

上述の如く本発明は核融合装置本体の上流側の一次冷却
材管路に一次冷却材貯溜タンクと一次冷却可変供給機構
とを設け、また核融合装置本体の下流側には一次冷却材
貯溜タンクと一次冷却材管路ポンプとを設け、制御回路
によって接融装置本体の熱出力に対応して上記−次冷却
材可変供給機構の冷却材供給量を制御し、また上記−次
冷却材循環ポンプは一定吐出量で運転するものである。

よって核融合装置本体にはその熱出力に対応した一次冷
却材が供給されるのでこの核融合装置本体および一次冷
却材の温度は一定に維持される。また熱交換器等には一
定温度の一次冷却材が一定流量で供給されるのでその温
度は一定に維持される。したかってこれらの機器に過大
な熱応力が生じることはなく、その寿命が延長される等
その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な核融合装置の概略構成図である。第２
図は本発明の第１実施例の概略構成図、第３図は同第２
実施例の概略構成図である。１０１・・・炉本体（接融装置本体）、１０２・・・−
火熱交換器、ノ０３・・・−次冷却材管路、１１０・・
・−次冷却材貯溜タンク、１１１・−・−次冷却材供給
ポンプ（−次冷却材可変供給機構）、１１４・・・制御
回路、１１５・・・ポンプ（−次冷却材可変供給機構）
１１６・・・流量調整弁（−次冷却材可変供給機構）出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

（１）間欠的に核融合反応を生起させる核融合装置本体
と、この核融合装置本体で発生した熱を外部に取出す一
次冷却材管路と、この−次冷却材管内に設けられ一次冷
却材と二次冷却材とを熱交換する熱交換器と、この熱交
換器の流出側と上記核融合装置本体の流入側との間の上
記−次冷却材管路に設けられた一次冷却材貯溜タンクお
よび一次冷却材の供給流量を変えることができる一次冷
却材町変供給機構と、上記核融合装置本体の流出側と上
記熱交換器の流入側との間の上記−次冷却材管路に設け
られた一次冷却材貯溜タンクおよび一次冷却材管路ポン
プと、上記核融合装置本体の発熱量に対応して上記−次
冷却材可変供給機構の供給流量上制御する制御回路とを
具備したことを特徴とする核融合装置。
（２）前記−次冷却材可変供給機構は吐出量可変形の一
次冷却材管路ポンプであることを特徴とする特許装置。