JPS6050039B2 - 受熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は核融合装置に閉じ込められたプラズマの温度
を高めるために高エネルギの中性粒子を入射してプラズ
マを追加熱する中性粒子入射装置等に用いられるカロリ
メータ、ビームダンパ等の受熱装置に関する。

第１図は一般的な中性粒子入射装置及びそこに使用さ
れている受熱装置の説明図である。

図において１はイオン源、２は中性化セル、３は真空容
器、４は可動の受熱装置（別名「カロリメータ」と称す
る。）、５は偏向磁石、６は固定の受熱装置（別名「ビ
ームダンパ」と称する。）、７は真空ポンプであつて中
性粒子入射装置は核融合装置の真空容器８の周囲に配設
されている。イオン源１により生成、加速された水素イ
オン（記号はＨ゛）は イオン源１のガス導入孔１ａよ
り注入され、イオン源１を通つて中性化セル２内に供給
された常温の水素ガス（記号はＨｏ）との荷電交換によ
り高速の中性粒子（記号はＨｏ）となつて核融合装置の
真空容器８内に閉じ込められているプラズマ９中に入射
してプラズマの温度を高める。プラズマ９中に入射する
中性粒子（Ｈ゜）の熱量は可動受熱装置 ４の受熱部を
予め中性粒子（Ｈｏ）の通る位置まで挿入して（４’の
位置）受熱部に中性粒子（Ｈｏ）を衝突させて測定する
。また中性粒子（Ｈｏ）をプＪラズマ９中に入射する時
は可動受熱装置４の受熱部は中性粒子（Ｈｏ）の通路よ
り引つ込めた位置まで引き抜いておく。４ａは可動受熱
装置４の駆動軸である。

他方中性化セル２中を荷電交換しないで通過し；た水
素イオン（Ｈ゛）は核融合装置の真空容器８に巻回する
図示してないコイル磁場のためにプラズマ９中へ入射す
ることができないので、偏向磁石 ５により強制的に進
路を曲げて固定の受熱装置６へ衝突させてイオンのエネ
ルギを受熱装置６に移し、そこから熱として水冷管等に
より外部へ排出する。

ガス導入孔１ａより注入した常温の水素ガス（Ｈ２）は
中性化セル２中を通つて真空容器３に入り真空ポンプ７
によつて系外に排出される。このような中性粒子入射装
置に用いられる可動又は固定の受熱装置４又は６の受熱
部は高エネルギの中性粒子ビームとイオンビームの合成
されたビーム１００又は単独のイオンビーム１０１を受
けるので損傷しやすく受熱部の修理又は交換の容易な受
熱装置が要求されている。また受熱装置４，６の組立誤
差等によりビーム１００（中性粒子ビームとイオンビー
ムの総称）の一部が受熱部からずれて真空容器３の壁に
衝突すると容器壁を損傷したり、またビームの熱量の正
確な測定ができないため、ビームに対して受熱部の取り
付け位置の調整が容易な受熱装置が要求されている。本
発明の目的はビームを受ける受熱部が損傷した場合、受
熱装置を真空容器から容易に取り外せ、且つ受熱部と駆
動部（駆動軸）又は支持部（支持軸）とが分離でき、容
易に受熱部の修理とか交換を行い、また再組立が容易な
可動又は固定の受熱装置を得ることである。更に第２の
目的はビームに対して受熱部の取り付け位置の調整が容
易な可動又は固定の受熱装置を得ることである。以下本
発明を図面に示す１実施例について説明する。まず第２
図ないし第４図によつて説明する。第３図及び第４図は
夫々第２図の■−■線及び■−■線に沿う断面図である
。高エネルギの中性粒子ビーム又はイオンビーム等のビ
ーム１００を受ける受熱部は受熱板１０とその裏面に取
り付けられた（例えば銀ろう付け等によつて取り付ける
。）冷却水管１１により構成されている。この例では受
熱板１０は２枚て構成し、ビーム１００の熱流束を減少
させるためにビーム１００に対し一て夫々傾斜させ、第
３図て見れはＶ字状に配置している。冷却水管１１の両
端には管用真空フランジ１１ａ（例えばコンフラツトフ
ランジ等）を取り付け、可撓性のベローズ管１２の管用
真空フランジ１２ａとボルト１３及びナット１４を介し
て４接続する。他方駆動軸は内筒１５と外筒１６から成
る二重円筒で構成され、夫々の内部に冷却水を流せるよ
うになつている。内筒１５の一端には内筒１５の盲蓋を
兼ねた受熱部取付板１７が設けられ、シム板１８をはさ
んで前述の受熱板１０をボルト１９で固定する。受熱部
取付板１７及びシム板１８にはボルト１９のねじ部より
大きいボルト取付穴１７ａ，１８ａが明けてある。特に
ビーム１００に対して受熱板１０取り付け位置の横方向
の調整が可能なように横長の穴としてある。内筒１５の
他端には内筒１５の盲蓋を兼ねた接続フランジ２１が設
けられ、駆動源２３内のピストン２４と接続したピスト
ン駆動軸２５の端に設けられフた接続フランジ２６とボ
ルト２９、ナット３０を介して接続する。２３はピスト
ン２４を動かすための駆動媒体であり、２３ａ及び２３
ｂは駆動媒体２３を駆動源２３へ供給したり、外部へ排
出するための接続口である。

内筒１５及び外筒１６には夫々の両端付近に冷却水を供
給したり、排出するための冷却水接続管１５ａ，１５ｂ
，１６ａ，１６ｂが取り付けられている。受熱部側の冷
却水接続管１５ａ，１６ａには夫々真空フランジ１５ｃ
，１６ｃが取り付けられ、前記のベローズ管１２の真空
フランジ１２ｂとボルト３１、ナット３２を介して接続
する。他方駆動源２３側の冷却水接続管１５ｂ，１６ｂ
は可撓性のホース３３と接続し、冷却水を供給及び排出
する。また駆動軸の外筒１６にはベローズ取付板３４を
設け、可撓性のベローズ３５を取り付ける。ベローズ３
５の他端は真空フランジ３６と接続し、更にその真空フ
ランジ３６は真空容器３の取り付けボート３７のフラン
ジ３ａにボルト３８、ナット３９を介して取り付けられ
る。ボート３７は冷却水管付の受熱板１０を取出し可能
な大きさにする。また真空フランジ３６には前記駆動源
２３を支持し、固定する駆動源支持部４０がボルト４０
ａによつて取り付けられ、駆動源２３のフランジとボル
ト４１、ナット４２によつて接続することにより、駆動
源２３を支持し、固定する。駆動源支持部４０は駆動軸
の内筒１５及び外筒１６への冷却水接続管１５ｂ，１６
ｂが貫通する部分には切り欠き４３を設け、冷却水接続
管１５ｂ，１６ｂが駆動軸２５の動きにつれて移動でき
るようになつている。また真空フランジ３６と駆動軸の
外筒１４の間には軸受４４を配している。次に作用を説
明する。

第１図で核融合装置に閉じ込められたプラズマ９中に入
射する中性粒子（ＨＯ）のビームの熱量を測定したり、
またはイオン源１で発生するビーム１００の全熱量を測
定する場合には可動の受熱装置４の受熱板１０を４″の
位置まで挿入して中性粒子（ＨＯ）のビームを衝突させ
たり、または中性粒子（ＨＯ）ビーム及びイオン（Ｈ＋
）ビームの合成されたビーム１００を受熱板１０に衝突
させる。（この場合には偏向磁石５を働かせないで中性
化セル２を通り抜けたイオン（Ｈつビームもそのま）直
進させて４″位置の受熱装置の受熱部に衝突させる。）
中性粒子（ＨＯ）のビームをプラズマ９中に入射する時
には受熱板１０を中性粒子（ＨＯ）ビームの通る位置よ
り４の位置迄引込ませて受熱板１０に中性粒子（ＨＯ）
ビームがあたらないようにする。第２図ないし第４図は
受熱板１０をビーム１００があたる位置まで挿入した場
合を示す。受熱板１０の駆動は駆動源２３の駆動媒体２
３″の供給及び排出によつて行う。例えば第２図に示す
ように受熱板１０を挿入する時には駆動媒体２３″を接
続口２３ａより供給し、２３ｂより排出させる。こうし
て駆動源２３内のピストン２４を移動させ、同時に−そ
れにつながるピストン駆動軸２５、内筒１５及び外筒１
６、更に受熱部取付板１７を介してつながる受熱板１０
及び冷却水管１１を移動することができる。受熱板１０
を引き抜く場合も同様に駆動媒体２３″の供給及び排出
口を換えるだけて良い。即ち駆動媒体２３″を接続口２
３ｂより供給し、２３ａより排出させることによつて受
熱板１０は引き抜く方向に移動する。この場合の駆動源
２３としては空圧、油圧、水圧等のシリンダーが考えら
れ、また駆動媒体２３″としては圧縮空気、加圧油、加
圧水等が考えられる。また駆動源２３としては駆動媒体
２３″を用いない構造（例えばモータ駆動やチェーン駆
動又はスプリング等の使用）も考えられる。駆動の際に
は駆動軸の外筒１６と真空フランジ３６との間に配した
軸受４４に沿つて外筒１６を摺動させることによつて駆
動軸２５および外筒１６の横振れを防止する。

駆動源２３は真空フランジ３６との間に設置した駆動源
支持部４０によつて支持され、固定されているが、駆動
源支持部４０には冷却水接続管１５ｂ，１６ｂ及び可撓
性のホース３３の移動を妨げないように切り欠きが設け
てあるので移動は問題ない。

受熱部はビーム１００の衝突する受熱板１０とビーム１
００の熱量を取り去るための冷却水を流す冷却水管１１
により構成されているので、ビーム１００の熱量は受熱
板１０に取り付けられた図示してない熱電対の温度上昇
や冷却水の流量と温度上昇を測定することによつて求め
られる。冷却水は外部よリボース３３及び内筒１５（又
は外筒１６）への接続管１５ｂ（又は１６ｂ）を通つて
供給され、内筒１５（又は外筒１６）内を通つて、受熱
部側の冷却水接続管１５ａ（又は１６ａ）、ベローズ管
１２を経て受熱部の冷却水管１１に供給される。受熱板
１０を冷した冷却水は同様にベローズ管１２、冷却水接
続管１６ａ（又は１５ａ）、外筒１６（又は内筒１５）
、接続管１６ｂ（又は１５ｂ）、ホース３３を経て外部
へ排出される。受熱部は真空容器３内に設置されるため
冷却水管１１の接続フランジは全て管用の真空フランジ
（例えばコンフラツトフランジ等）を用い、真空シール
に対して配慮してある。

また真空容器３への取付部にも真空フランジ３ａ及び３
６を使用して真空シールに対して配慮してある。また真
空フランジ３６と外筒１６に固定されたベローズ取付板
３４との間にはベローズ３５を配してあるので、駆動量
の吸収と真空シールを兼ねている。受熱板１０がビーム
１００の衝突によつて損傷した場合、真空容器３の取付
部のフランジ３ａと真空フランジ３６を接続しているボ
ルト３８、ナット３９を外すことによつて、受熱装置全
体を真空容器３の外部へ取り出すことができ、また受熱
゛部取付板１７と受熱板１０とを接続しているボルト１
９、及び冷却水管１１の両端の真空フランジ１１ａとベ
ローズ管１２の真空フランジ１２ａとを接続しているボ
ルト１３及びナット１４を外せば受熱部を切り離すこと
ができる。このようにして取り外した受熱部を修理した
後で、又は別の新しい受熱部を再度取り付けて組み立て
ることは容易である。

また再組立て後、受熱装置を真空容器３内に設置してか
らビーム１００が受熱板１０の中心よりずれていること
が判つた）場合にはボルト１９を外し、受熱部取付板１
７及びシム板１８にボルト１９のネジ部の径より大きい
取付穴１７ａ，１８ａが明けられているので、ボルト１
９のネジ部と取付穴（１７ａ，１８ａとの間の隙間を利
用して受熱板１０の取り付け位置を調整することが可能
である。特にビーム１００に対して受熱板１０の取り付
け位置の横方向の調整が可能なように横長の取付穴１７
ａ，１８ａが設けられているので調整が容易である。ま
た受熱板１０の駆動軸方向の位置の調整はシム板１８の
厚さを変えることによつて容易に行うことができる。ま
た駆動軸方向の位置の調整が不要な場合はシム板１８を
はずして受熱板１０を取り付けることも勿論可能である
。次に第５図ないし第７図によつて他の実施例について
説明する。

第２図ないし第４図と同じ作用をする部品には同じ番号
を付けて説明を省略し、前例と異なる点のみ説明する。
第６図及び第７図は夫々第５図の■−■及び■一■線に
沿う断面図である。ます第１図て偏向磁石５によつて強
制的に曲げられたイオンビーム１０１は固定の受熱装置
６に衝突してそのエネルギを失うが、この実施例はこの
固定の受熱装置６に該当するものである。第５図ないし
第７図において偏向磁石によつて曲げられた高エネルギ
のイオンビーム１０１を−受ける受熱部は受熱板１０と
その裏面に取り付けられた冷却水管１１により構成され
ているが、この実施例では受熱板１０をビーム１０１に
対して直角に設置した例を示している。支持軸は前例と
同様に内筒１５及び外筒１６から成る二重円筒で！構成
されているが、真空容器３の取り付けボート３７のフラ
ンジ３ａと接続する真空フランジ４６が支持軸の外筒１
６に固定されており、受熱部及ひ支持軸を支持している
。また内筒１５の一端には盲蓋４７が取り付けられてい
る。この実施例の３作用は受熱部及ひ支持軸が固定して
いる点を除いて前例とほとんど同じなので説明を省略す
る。尚、本発明は上記し、かつ図面に示した実施例のみ
に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲
で、種々変形して実施できることは勿論である。以上の
様に本発明によれば受熱装置の真空容器３への取り付け
、取り外しを容易にし、且つ冷却水管１１付受熱板１０
から成る受熱部と、それの支持部である内筒１５および
冷却水用のベローズ管１２の管用フランジ部１２ａ又は
１２ｂと相手方フランジ１１ａ又は１５ｃ，１６ｃとが
分離できるので、受熱部の修理とか交換が容易である。

』また受熱部取付板１７と受熱板１０の結合関係位置を
変えれば中性粒子ビーム又はイオンビームに対して受熱
板１０の取り付け位置が簡単に調整できるので、受熱装
置の信頼性が向上するなどのすぐれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は可動及び固定の受熱装置を含む一般的な中性粒
子入射装置の断面図、第２図は本発明の受熱装置の１実
施例を示す縦断面図、第３図は第２図の■−■線に沿う
矢視横断面図、第４図は第２図の■−■線に沿う矢視縦
断面図、第５図は本発明の受熱装置の他の実施例を示す
縦断面図、第６図は第５図の■−■に沿う矢視横断面図
、第７図は第５図の■−■線に沿う矢視縦断面図である
。 ３・・・・・・真空容器、４・・・・・・可動受熱装置
、６・・・・固定受熱装置、１０・・・・・・受熱板、
１１・・・・・・冷却水管、１２・・・・ベローズ管、
１１ａ，１２ａ，１２ｂ，１５ｃ，１６ｃ・・・・・・
管用真空フランジ、１５・・・・内筒、１６・・・・・
・外筒、１５ｂ，１６ｂ・・・・・・接続管、２３・・
・・・・駆動源、２４・・・・・ゼストン、２５・・・
・駆動棒、３５・・・・・・ベローズ、３６，４６・・
真空フランジ、３７・・・・・・ボート、４４・・・・
・・軸受、１００・・・・・・ビーム、１０１・・・・
・・イオンビーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空容器内に設け、中性粒子ビーム又はイオンビー
   ム等のビームを冷却水管付受熱板で受けて、ビームの熱
   量を測定し、かつその熱量を外部へ排出させる受熱装置
   において、冷却水管付受熱板を取出し可能の大きさのポ
   ートに着脱自在に取付けた真空フランジを介して真空容
   器に支持された内筒および外筒からなる２重円筒の内筒
   に着脱自在に装着し、内筒および外筒に冷却媒体を給排
   する接続管を設け、内筒および外筒から前記冷却水管に
   冷却媒体を通すようにベローズ管を管用真空フランジを
   介して着脱自在に装着したことを特徴とする受熱装置。 ２ 受熱板の支持構造は、内筒の他端を駆動源のピスト
   ン等の駆動棒に連結し、この駆動源を真空フランジの外
   側に固着し、外筒を真空フランジに取付けた軸受を介し
   て軸方向に摺動自在に支持し、外筒の真空容器内の一部
   分をベローズで被い、そのベローズの他端を前記真空フ
   ランジに接続して真空容器の真空を保持し、受熱板の位
   置を軸方向に移動可能にしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の受熱装置。