JPS6110785A - Nuclear fusion blanket - Google Patents

Nuclear fusion blanket

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JPS6110785A
JPS6110785A JP59131558A JP13155884A JPS6110785A JP S6110785 A JPS6110785 A JP S6110785A JP 59131558 A JP59131558 A JP 59131558A JP 13155884 A JP13155884 A JP 13155884A JP S6110785 A JPS6110785 A JP S6110785A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
copper
lithium
metal
lithium ceramic
sphere
Prior art date
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Pending
Application number
JP59131558A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
正 久保田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Atomic Power Industries Inc filed Critical Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
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Publication of JPS6110785A publication Critical patent/JPS6110785A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

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】 (イ)発明の目的 [産業上の利用分野] この発明はトリチウム増殖材として酸化リチウムもしく
はりチウムアルミネート等のリチウムセラミック球を用
いた核融合炉用ブランケットに関するものである。
[Detailed description of the invention] (a) Purpose of the invention [Field of industrial application] This invention relates to a blanket for a nuclear fusion reactor using lithium ceramic spheres such as lithium oxide or lithium aluminate as a tritium breeder material. be.

[従来の技術] 核融合ブランケット材料としては酸化リチウムもしくは
りチウムアルミネート等のリチウムセラミックが本命視
されている。また、材料の形状としては球状で使用する
のが有力であり、我が国で計画中の実験炉では球を金属
容器中に充填する設計となっている。
[Prior Art] Lithium oxide or lithium ceramics such as lithium aluminate are considered to be the most popular fusion blanket materials. In addition, it is preferable to use the material in the form of spheres, and the experimental reactor being planned in Japan is designed to have spheres filled in a metal container.

ところで、リチウムセラミック球を充填したものをブラ
ンケット構造とする場合、ブランケット材料中で発生ず
る熱(炉運転中)の除去においてセラミック球層の有効
熱伝導率が良好でなければならないが、セラミック球間
の熱接触抵抗が大きく十分な熱除去を困難としている。
By the way, when using a blanket structure filled with lithium ceramic spheres, the effective thermal conductivity of the ceramic sphere layer must be good for removing the heat generated in the blanket material (during furnace operation), but the The thermal contact resistance is large, making it difficult to remove sufficient heat.

特に現設計において狙いとする密f!1:80%T、D
近辺の焼結体の表面はミクロ的には凹凸が激しく熱接触
抵抗が大きい問題がある。
In particular, the current design is aiming for a dense f! 1:80%T,D
The surface of the sintered body in the vicinity has a problem of severe microscopic unevenness and high thermal contact resistance.

[発明が解決しようとする問題点] この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、金属容器中にリチウムセラミック球を充填する型式
の核融合ブランケットにおいてリチウムセラミック球相
互間、及び、リチウムセラミック球と金属容器間の有効
熱伝導率を高めることにより炉運転中でブランケット材
料中で発生する熱を容易に冷却除去しうる核融合ブラン
ケットを提供することを目的とするものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and in a nuclear fusion blanket of the type in which lithium ceramic spheres are filled in a metal container, the lithium ceramic spheres are separated from each other, and It is an object of the present invention to provide a fusion blanket in which heat generated in the blanket material during reactor operation can be easily cooled and removed by increasing the effective thermal conductivity between the lithium ceramic spheres and the metal container.

(ロ)発明の構成 り問題点を解決するための手段] この目的に対応して、この発明の核融合ブランケットは
、リチウムセラミック球をニッケル金属でコーティング
した後、更に、その上に銅をコーティングした金属被膜
付リチウムセラミック球と、11+l記リチウムセラミ
ック球より直径の小さい銅球とを混合し金属容器中に充
填したことを特徴としている。
(b) Means for solving problems in the structure of the invention] Corresponding to this purpose, the nuclear fusion blanket of the present invention coats lithium ceramic spheres with nickel metal, and then coats copper thereon. The metal-coated lithium ceramic sphere and the copper sphere having a smaller diameter than the lithium ceramic sphere described in 11+l are mixed and filled in a metal container.

[作用] w&融合プラズマ炉心の周囲にブランケットが設置され
るのが通常の設計で行なわれているが、炉心で発生した
熱の外部への伝熱及びブランケット自身の中性子により
発生した熱の除熱を行なわねばならない。本発明の金属
被膜付リチウムセラミック球と銅球とを混合し金属容器
中に充填した核融合ブランケットは、従来単にリチウム
セラミック球を充填したものに比較し、セラミック球の
表面は熱伝導性の良好な金属で覆われており、更に、金
属被膜付リチウムセラミック球相互間に形成される空隙
には前記金属被膜付リチウムセラミック球よりも小径の
銅球が充填されているので、金属被膜付リチウムセラミ
ック球相互間、及び、金属被膜付リチウムセラミック球
と金属容器間の接触点が増し伝熱特性は格段(100倍
以上)に優れたものとなる。
[Function] In the normal design, a blanket is installed around the fusion plasma reactor core, but it is effective in transferring the heat generated in the core to the outside and removing the heat generated by the blanket's own neutrons. must be carried out. The nuclear fusion blanket of the present invention, which is a mixture of metal-coated lithium ceramic spheres and copper spheres and filled in a metal container, has a ceramic sphere surface that has good thermal conductivity compared to conventional fusion blankets that are simply filled with lithium ceramic spheres. Furthermore, the voids formed between the metal-coated lithium ceramic spheres are filled with copper spheres smaller in diameter than the metal-coated lithium ceramic spheres. The number of contact points between the balls and between the metal-coated lithium ceramic balls and the metal container is increased, and the heat transfer characteristics are significantly (100 times or more) better.

[実施例] 図は本発明に係る核融合ブランケットの部分断面図であ
る。図において符号1は酸化リチウムもしくはりチウム
アルミネート等のリチウムセラミック球(直径2〜10
ミリ)であって、核融合炉において中性子が炉心部より
照射されることによってトリチウムを発生する。前記リ
チウムセラミック球1は表面全体がニッケル金属2によ
ってコーティングされており、そして、更に、ニッケル
金属2の上に銅3が薄くコーティングされている。
[Example] The figure is a partial sectional view of a nuclear fusion blanket according to the present invention. In the figure, numeral 1 indicates a lithium ceramic sphere (diameter 2 to 10 mm) such as lithium oxide or lithium aluminate.
Tritium is generated by irradiation of neutrons from the core of a nuclear fusion reactor. The entire surface of the lithium ceramic sphere 1 is coated with nickel metal 2, and further, copper 3 is thinly coated on the nickel metal 2.

ニッケル金属2及び銅3のリチウムセラミック球1への
コーティングは公知の技術手段(例えば真空蒸着法)に
よってなされるが、コーティング相の厚みはニッケル金
属2について100〜500ミクロン程度、銅3は10
0ミクロン以内が好適である。
The coating of nickel metal 2 and copper 3 on the lithium ceramic sphere 1 is done by known technical means (e.g. vacuum evaporation method).
A value of 0 micron or less is preferable.

尚、ニッケル金113を蒸着する場合、コーティングを
均一にするため一旦蒸看侵球の表面方向を変え再び蒸着
するが、銅3をコーティングする際は緻密なコーティン
グではなく、例えば蒸着時間及び表面方向*挽回数を減
らすことにより故意に未蒸着部分くピンホール)6を作
る。このように銅3のコーティングにあたって故意に未
蒸着部分(ピンホール)6のある構造にしたのは、リチ
ウムが中性子照射によってトリチウムを発生するが銅3
はトリチウムを透過しにくい金属であるためピンホール
を設はトリチウムを放出し易いようにしたものである。
When evaporating nickel gold 113, the surface direction of the evaporation sphere is changed and the evaporation is performed again in order to make the coating uniform. However, when coating copper 3, the coating is not dense; for example, the evaporation time and surface direction are *Pinholes (6) are intentionally created in undeposited areas by reducing the number of grinds. The reason why we intentionally created a structure with undeposited parts (pinholes) 6 when coating the copper 3 is because lithium generates tritium when irradiated with neutrons, but the copper 3
Since this metal is difficult for tritium to pass through, pinholes are provided to facilitate the release of tritium.

ニッケル金1iII3はトリチウムを透過し易いため、
特に銅のような考慮は必要でない。
Since nickel gold 1iII3 easily permeates tritium,
Special considerations such as copper are not required.

符号4は前記の金属被膜付リチウムセラミック球と共に
金属容器(例えばステンレス管)5内に振動充填された
銅球であり、この銅球4は前記金属被膜付リチウムセラ
ミック球よりも直径の小さなもの(例えば直径0.5〜
1ミリ)が用いられており、適当な容積比(例えば、リ
チウムセラミック球8:銅球2の割合)で混合され充填
されている。図において銅球4は粒径がほぼ均一のもの
が示されているが、より緻密な充填を実現するために粒
径の異なる数種の銅球を混合して用いてもよい。尚、図
示していないが金属容器の上、下端にはスリット付きの
端栓または金網を溶接することにより、リチウムセラミ
ック球を所定の位置に保持するようになっている。
Reference numeral 4 denotes a copper ball that is vibrated and filled in a metal container (for example, a stainless steel tube) together with the metal-coated lithium ceramic ball.This copper ball 4 has a smaller diameter than the metal-coated lithium ceramic ball ( For example, diameter 0.5~
1 mm) are used, and are mixed and filled at an appropriate volume ratio (for example, 8 lithium ceramic balls: 2 copper balls). In the figure, the copper balls 4 are shown to have substantially uniform grain sizes, but in order to achieve more dense packing, several types of copper balls having different grain sizes may be mixed and used. Although not shown, end plugs with slits or wire mesh are welded to the upper and lower ends of the metal container to hold the lithium ceramic sphere in a predetermined position.

(ハ)発明の効果 単にリチウムセラミック球を充填した従来のブランケッ
トでは有効熱伝導率が極めて低いのに対して、本発明は
熱伝導性が非常に良好であり、かつ、比較的柔かい金属
である銅をリチウムセラミック球の表面にコーティング
し、更に、リチウムセラミック球相互間の空隙には銅球
が充填されているのでリチウムセラミック球相互間、及
び、リチウムセラミック球と金属容器間の接触面積がと
り易く、従って有効熱伝導率を100倍以上に上袢させ
ることができ、プラントとしての熱除去性能が向上する
(c) Effects of the invention While conventional blankets simply filled with lithium ceramic balls have extremely low effective thermal conductivity, the present invention has very good thermal conductivity and is made of a relatively soft metal. The surface of the lithium ceramic spheres is coated with copper, and the gaps between the lithium ceramic spheres are filled with copper spheres, so the contact area between the lithium ceramic spheres and between the lithium ceramic sphere and the metal container is large. Therefore, the effective thermal conductivity can be increased by 100 times or more, and the heat removal performance of the plant is improved.

また、炉運転中、トリチウムの生成による内部気泡の発
生とか熱歪によるクラックによりリチウムセラミック球
が形状を崩す可能性があるが球表面の金属被膜により球
の崩れを抑える効果があるゎ
Additionally, during furnace operation, lithium ceramic spheres may lose their shape due to the generation of internal bubbles due to the production of tritium or cracks due to thermal strain, but the metal coating on the sphere's surface has the effect of suppressing the collapse of the sphere.

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

図は本発明の核融合ブランケットの部分断面図である。 1・・・リチウムセラミック球  2・・・ニッケル金
属3・・・銅  4・・・銅球  5・・・金属容器 
 6・・・未蒸着部分(ピンホール)
The figure is a partial cross-sectional view of the fusion blanket of the present invention. 1... Lithium ceramic ball 2... Nickel metal 3... Copper 4... Copper ball 5... Metal container
6...Undeposited area (pinhole)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)リチウムセラミック球をニッケル金属でコーティ
ングした後、更に、その上に銅をコーティングした金属
被膜付リチウムセラミック球と、前記リチウムセラミッ
ク球より直径の小さい銅球とを混合し金属容器中に充填
したことを特徴とする核融合ブランケット
(1) After coating a lithium ceramic sphere with nickel metal, a lithium ceramic sphere with a metal coating, which is further coated with copper, and a copper sphere with a smaller diameter than the lithium ceramic sphere are mixed and filled into a metal container. A nuclear fusion blanket characterized by
(2)前記銅はそのコーティング層にピンホールを有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の核融合
ブランケット
(2) The fusion blanket according to claim 1, wherein the copper has pinholes in its coating layer.
JP59131558A 1984-06-26 1984-06-26 Nuclear fusion blanket Pending JPS6110785A (en)

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