JPS6012698A - 高周波加熱装置用導波管 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は核ｆ陳＠装置１を等のプラズマを加熱する高周
波加熱装置？′イに係り、特にイオンサイクロトロン周
波数帯高周波加熱装置用導波管に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

核融合装置のプラズマ加熱はプラズマ中に電流を通して
加熱するジュール加熱の他に第２段加熱方法として中性
粒子入射加熱法や高周波加熱法等が採用されている。

高周波加熱法は高周波電磁エネルギー全プラズマに吸収
させてプラズマの温度を上げる方法で、使用する周波数
によって各種の方式があり、その１つにイオンサイクロ
トロン周波数帯（−１２を下ＩＣＲＦと略称する）高周
波加熱装置がある３、ＩＣＲＦ加熱装置は第１図に示す
ように高出力の数百Ｍ　ｌｌｚ帯の高周波を発生し′Ｊ
７′１幅する高周波発信器１、この高周波発信器１から
発生した高周波出力をトカマク装置２まで伝送する同軸
ケーブル式の高周波伝送系、９及びこの伝送系３に接続
され高周波出力全プラズマ４に放出するアンテナに相肖
する結合系５から構成されている。

上記結合系５にはトカマク装置ｆ’（２との整合性の面
からループアンテナ方式やＴ型すップ方式があるが、こ
こではＴ型すップ方式を対象とじている。このＴ型すッ
プ方式の結合系５は真空容器５ａ内に導波管６が納めら
れてトカマク装置２本体にｉαα後接続れ、オだ尋波？
［オ６には伝送系３か接続される。しまたがつで、かか
る結合系５は高−Ｊ’Ｘ−窒および高熱負荷等の厳しい
環境下に１６かれると共に導波管６内での高周波電圧破
壊を抑制するために導波管６の壁面から放出されるガス
縫が少ないことも重要な条件となる。まブこトカマク装
置ｉｊ、　２０大型化に伴なう運転時間の長期化も請求
される。

ところで、従来のＴ型リップ導波管としては第２図に示
すような構成のものが使用きれている。すなわち、第２
図において、１０は角筒状の外枠、ｌｌａ、Ｉｌｂはこ
の外枠１０内にその長手方向に沿うようにして配設され
た１対のＴ型リップで、これらＴ型すップｌｌａ、Ｉｌ
ｂの垂直端部を外枠１０の対向する内壁面に水平部が対
向するようにそれぞれ取付は固定しである。寸だ１２は
伝送系３の同軸導波管に接続される導入端子で、この導
入端子１２の外導体１２ｔｌは外枠１０の後方端部」二
面に接続され、また内導体１２ｂは一方のＴヘリツデＩ
ｌａの切離部に存する隙間を通しで他方のＴ型リップ１
１ｂに接続されている。′１．’＜　ＪＳ、図中１３は
導入端子１２の内導体１２ｂの適宜Ｒ’を一方に１１゛
ｚ刊けられ外与体１２ａ内部を伝送系３側と導波管６側
を隔離して気密保持するシールで４ちる。

このような構成のＴ型リップ導波管６を；０するＩＣＲ
Ｆ加熱装植において、高周波発振器１からトカマク装置
２へ伝送系３及びＴ型リップ２、・う波管を通して定格
の高周波電力を供給うると、導波管壁面から多量のガス
（Ｎ　、　Ｈ、Ｃａ等）が発生ずるため、このがスが媒
体となって絶れ破壊を起すことがある。このため、一般
的には定格の高周波電力で運転する前に低電力で１０日
以上のエーデングを行なって導波管壁面から徐々にガス
を放出させ、定格の高周波電力運転時のガス放出量を減
少させるようにしている。しかしこのようにしてガス放
出量を減少させるにはエーデング期間が長くなシ、しか
もエーデング期間中に放出されるガス量は県債された形
でトカマク装置１１２本体に溜丑るため、トカマク装置
泣２本体の真空ｊ（（に悪影響を与える等の問題が７＋
）つた。

また運転時においては導波管壁面に生じるジュール発熱
やグラズマからの照射熱により導波管の温度が非常に高
くなるため、長期間連続して運転することが不＋Ｊ能で
あった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は導波管壁面からのガス放出量を少くする
だめのエーデンク期間を短くし、かつ長期間の連続ス１
（転にも使用できる品質および性能をともに向上させた
高周波加熱装置用導波管を提供するものである。

〔発明の（既−決〕

本発明Ｑ」、かかる目的を達成するため、外枠を内側ケ
ースと外側ケースの２重構造とするとともにこの外枠内
に設けられるＴ型すップ内部を空洞にして前記外枠の内
、外側ケース間の空間部およびＴ型すップ内の空洞部を
通し７て加熱又は冷却媒体分流す流路を形成することに
より、真空引き時の高温ベーキングおよび運転時の、冷
却を可能にしたものである。

〔＠明の実施例〕

以下本発明の一実施例全図面を参照して説明する。第３
図は本発明によるカニ波′Ｈの構成例を示し、丑だ第４
図は第３図のＩＶ　−ＩＶ線に沿う矢視拡大断面図であ
る。第３（臼および第４図において、２）は角筒状の外
枠で、この外枠２１は外側ケース２２と内側ケース２３
とを２重に配設し且つこれら両ケース間に適宜の間隔を
存しで設けられた多数の補強部制を兼ねたス被−ザ２５
により加熱または冷却媒体の流路となる空間部を形成し
たものである。この鳴合、内１１１ケース２３の長さは
外側ケース２２のそれよりも長くなっており、件だ外側
ケース２２と内側ケース２３の先端開口部が一致するよ
うにして〆二）る。また、２４Ｑ、２４ｂは外枠２ノ内
にその長手方向に沿って配設される１対のＴ型リップで
、これら両Ｔ型リップ２４ａ、２４ｂの内部部には加熱
ｔたは冷却媒体の通路となる空洞部２４′がその垂直部
および水平部を連通させて形成されている。そしてこれ
ら両Ｔ型リップ２４Ｂ。

２４ｂは外枠２ノ内において、その垂直部を内側ケース
２３の上、下面に水平部が対向するようにしてそれぞれ
溶接等により取付は固定される。また外側ケース２２お
よび内側ケース２３の先９１１″、１部に治する両ケー
ス間の空間面と１対のＴ型リップ２４ｔｈ　、２４ｂの
先端部に有する空洞面が端板２６′により一体的に塞が
れており、しかも内側ケース２３の先端部上、下面には
Ｔ型リップ２４ｔａ　、２４ｂの垂直部に形成されてい
る空洞部２５に連通する連通孔２３ｍがそれぞれ設けら
れている。さらに図示はしていないが、外側ケース２２
の後端部にも内側ケース２３上面との間の空間部を端板
により塞がれている。

２６は外１１１１ケース２２の後端部より後方に延出し
ている内１１リケース２３を部分的に包囲するようにし
てその外周面に設けられたジャケットで、このソヤケツ
ト２６により覆われている内側ケース２３の上、下面に
は加熱、冷却媒体をＴ型リップ２４ａ、２４ｂの垂直部
に形成されている空洞部２４′に導入するための導入孔
２３ｂが設けられている。２７は図示しない伝送系の同
軸導波管に接続される導入端子で、この導入端子２７の
外導体２７ａは外枠２１の内［１！１ケー７２３の後方
端部上面に接続され、１Ｚｃ内導体２７ｂは上方のＴ型
リップ２４ａの切餅［部に存する隙間を通して下方のＴ
型リッヂ２４ｂの水平部に接続されている。なお、２８
に１、導入？１ｆｌｉ子２７の内導体２７ｂの適宜位置
にＪＩＶ付りられ外導体２７ａ内部を伝送系側と導波管
側とを隔ＰＲして気密保持するシールである。

一方、３）は導波管外部に設けられた加熱、冷却系で、
この加熱、冷却系３１は冷却器３２、加熱器３３、加熱
、冷却媒体イＩＬ給口３４および循環機３５から構成さ
れている。かかる加熱、冷却系３ノの加熱、冷却媒体供
給口３４は前述したジャケット２６の上面に増刊けられ
た給気管２９に配管３６を介して接続され、また循環槙
３５は外枠２ノの外側ケース２２の後方上面に取付けら
れ７’ｊ排気管３０に配管３７を介して接続される。こ
の、鳴合、給気管２ｇは加熱、冷却ｋｉｈ体をジャケッ
ト２６内に流入できるようにしであり、゛まだ排気管３
０は外枠２１の外側ケース２２と内１！＋Ｉり・−ス２
３との間を流れる加熱、冷却媒体が流出できるようにし
である。

このように’Ｉ’ｉ’？成された導波管２θは一般に第
１１λ１に示すように真空排気系に有する伸縮自在の真
空容器５ａに収納されており、真空排気後、トカマク装
置１を本体に収納される。

次に」二記構成の導波管の真空引き時と運転時の加熱、
冷却方法について述べる。まず、真空引き時には加熱、
冷却系３ノから加熱媒体を給気管２９に配管３６を通し
て供給する。するとこの加熱媒体はジャケット２６内に
送り込まれ、内側ケース２３の上、下面に有する導入口
２３ｂからＴ型リップ２４ａ、２４ｂ内に導入される。

Ｔ型リッヂ２４ａ、２４ｂ同に導入された加熱媒体はそ
の水垂部および水平部に形成された空洞２４′を通って
先端部１で流れ、その先端部に有する連通孔２３ａをＪ
ＪＤつて外側ケース２２と内側ケース２３との間の空間
？ｊｌＳに導入される。

この空間部に導入された加熱ρ１１１：体は外（１ｉｊ
ケース２２の先端部から後端部方向へ流れ、５．排気管
３０から加熱、冷却系３７に配管３６を通して戻る。

このように導波管２０の真孕引き時には加熱、冷却系３
１から加熱媒体を」＝、下１対のＴ型リップ２４ａ、２
４ｂ内の空洞部と外枠２）を４１１成する外１日すケー
ス２２および内側ケース２３間に存する空間部を通して
循環さぜ、導波管２０を約４００℃までペーギングしな
がらｒ′４ｅ空４Ｕｒ気する。そして一定時間Ｒ−キン
グ後、加熱冷却系３ノからの媒体温度を徐々にｌｉ：’
ｐ　薦させて冷却し、最終的に到達真空度ｌＸｌ０”−
’Ｐａ、放出ガス耽２　Ｘ　１０−’　Ｐａ／：／ｓｍ
２　程朋の超高真空をイ（する。

このように、導波管２０の−４４Ｚ引き１（、ｒに外枠
２１およびその内部に設けられるＴ型リップ２４ａ　、
２４ｂ内に加熱媒体を流すことにより、トカマク装置本
体に挿入する前に充分にペーキングが行なわれることに
なる。

次に上記のようにして真空引きが完了すると、導波管２
０はトカマク装置本体に挿入され、高周波う“市振器か
らの高周波電力を伝送系およびＴ型すップ冶波１゛ｆを
通してトカマク装置本体に供給し、プラズマ全加熱する
。この場合、導波管２０の板面には市；流が誘起されて
・ジュール熱を発生する。したがって、高周波電力運転
時には、加熱、冷却系３１から冷却器３２を通して得ら
れる冷却媒体を前述した加熱媒体の場合と同様の循撰路
で導波管２０内に流すことにより、導波管２０を冷却し
ながら運転される。これにより、導波管２０の温度上昇
が抑えられるので、長期連続運転が可能となる。特に導
波管２ｏの先端部Ｉ′ｉプラズマに近接していることか
らプラズマからの照射熱を受けるが、この部分も冷却媒
体により効果的に冷却ができる。また、冷却媒体により
導波管２０の温度上昇を低く抑えることができるため、
ガスの放出量も極めて少なく、トカマク装置本体内の真
空度に悪影響を与えたシ、また導波管内部で絶縁破壊が
生ずるようなことがなくなる８ なお、上記実施例では高温、冷却媒体をＴ型’）ツブ２
４ａ、２４ｂから外枠２ノの外側ケース２２および内・
側ケース２３間へ流すようにしたが、これとは逆に外枠
２ノがらＴ型リップ２４ａ、２４ｂへ流ずようにしても
よい。この他、本発明はその要旨を変更しない範囲内で
種々変形して実施できるものである。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、外枠を内側ケースと
外側ケースの２重４１１造とするとともにこの外枠内に
設けられるＴ型すップ内部を空洞にして前記外枠の内、
外側ケース間の空間部およびＴ型すッヂ内の伊洞部を通
して加熱又は冷却媒体を流す流路を形成しこの流路に真
空引き時には加熱媒体を流して高温ベーキングを行ない
、また運転時には冷却媒体を流してジュール発熱等によ
る温度上昇を低く抑えるようにしたので、導波管壁面か
らのガスの放出量″を極力少なくしてエーデング期間を
短くし、かつ長期間の連続運転も行なうことがｕＪ能な
品質、性能ともに優れた高周波加熱装置用導波管が提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高周波加熱装置の概ｆ’＋ｊ　＋＋￥成図、第
２図は従来の導波管を示す狩視図、第３図は本発明によ
るｄＩ導波管一実施例を示す斜視図、第４図は第３図の
ＴＶ　、　ＴＶ紳に沿う矢視拡大断面図である１、 ２０・・・２！１．波管、２１・・・外枠、２２・・・
外ｆＩリケース、２３・・・内側ケース、２４　ａ　、
’２４　ｂ　・−’ｒｐ９−リップ、２４′・・・空洞
、２５・・・スーξ−ザ、２６・・ノヤケツ＋−１２７
・・・導入端子、２８・・・シール、２９・・・給気管
、３θ・・・排気管、３ノ・・・加熱、冷却系、３２・
・・冷却器、３３・・・加熱器、３４・・・加熱、冷却
媒体供給口、３５・・・循ス（機、３６．３７・・・配
管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 核融合装置１りく７のプラズマを加熱するイオンサイク
   ロトロン周波数帯高周波加熱装置のＴ型すソデ導波管に
   おいて、外枠を適宜の空間部が形成さＪするように設け
   られた内側ケースと外側ケースの２７’ｔ　Ｉ’７造と
   し且つ前記外枠内に設けられるＴ型リップの内部を空洞
   にして前記外枠の内、外側ケース間の空間部およびＴ型
   すップ内の空洞を通して加熱又は冷却媒体を流通せしめ
   る流路を形ｒＪ′ｙ、してこの流路に真空引き時には加
   熱り：（体を、また運転時にＣ冷却媒体を流すようにし
   プここと？１ｌ−ｑ”）゛わ′に七する高周波加熱装面
   用導波管。