JPS61245500A - Ion cyclotron heater connection system - Google Patents

Ion cyclotron heater connection system

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JPS61245500A
JPS61245500A JP8774485A JP8774485A JPS61245500A JP S61245500 A JPS61245500 A JP S61245500A JP 8774485 A JP8774485 A JP 8774485A JP 8774485 A JP8774485 A JP 8774485A JP S61245500 A JPS61245500 A JP S61245500A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion cyclotron
cooling water
coupling system
heating device
plasma
Prior art date
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Pending
Application number
JP8774485A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
本多 力
三木 信晴
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP8774485A priority Critical patent/JPS61245500A/en
Publication of JPS61245500A publication Critical patent/JPS61245500A/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

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】 [発明の技術分野] 本発明は核融合装置に係りプラズマを加熱あるいは電流
駆動するイオンサイクロトロン加熱装置の結合系に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a coupling system for an ion cyclotron heating device that heats plasma or drives a current in a nuclear fusion device.

[発明の技術的背景] 第2図乃至第4図を参照して従来例を説明する。[Technical background of the invention] A conventional example will be explained with reference to FIGS. 2 to 4.

第2図は核融合装置の概略構成を示す縦断面図でおり、
図中符号1は真空容器を示す。この真空容器1はトーラ
ス状をなし、内部に高真空状態を維持してプラズマ2を
形成している。上記真空容器1の内周側には上記プラズ
マ2を包囲するようにブランケット3が設置されている
。このブランケット3はその内部にトリチウム増殖材し
てのリチウムを収容し、該リチウムを冷却する冷却材流
路を備えている。ブランケット3は上記プラズマ2から
放射される高エネルギの中性子とリチウムを反応させて
トリチウムを生成させ、その際発生する熱エネルギを前
記冷却材流路を流通する冷却材を介して外部に取出す。
Figure 2 is a vertical cross-sectional view showing the schematic configuration of the fusion device.
Reference numeral 1 in the figure indicates a vacuum container. This vacuum container 1 has a toroidal shape and maintains a high vacuum state inside to form plasma 2. A blanket 3 is installed on the inner peripheral side of the vacuum container 1 so as to surround the plasma 2. This blanket 3 accommodates lithium as a tritium breeding material therein, and is provided with a coolant flow path for cooling the lithium. The blanket 3 reacts high-energy neutrons emitted from the plasma 2 with lithium to generate tritium, and extracts the thermal energy generated at this time to the outside via the coolant flowing through the coolant flow path.

上記真空容器1の外周側には遮蔽体4が設置されており
、該遮蔽体4により放射線の外部への漏洩を防止してい
る。またこの遮蔽体4の外周側には、真空容器1のトロ
イダル方向にトロイダルコイル5が設置されているとと
もに、真空容器1のポロイダル方向には主ポロイダルコ
イル6、副ボロイダルコイル7および磁気リミッタコイ
ル8が設置されている。上記トロイダルコイル5および
両ポロイダルコイル6.7により磁界発生コイルを形成
している。また上記磁気リミッタコイル8は真空容器1
内のプラズマ2の形状を磁力線により制限する。またこ
れら各コイルおよび前記真空容器1は架台13上に載置
固定されている。
A shielding body 4 is installed on the outer peripheral side of the vacuum container 1, and the shielding body 4 prevents radiation from leaking to the outside. Further, on the outer peripheral side of this shield 4, a toroidal coil 5 is installed in the toroidal direction of the vacuum vessel 1, and a main poloidal coil 6, a sub-voloidal coil 7, and a magnetic limiter coil 8 are installed in the poloidal direction of the vacuum vessel 1. is installed. The toroidal coil 5 and both poloidal coils 6.7 form a magnetic field generating coil. Further, the magnetic limiter coil 8 is connected to the vacuum container 1.
The shape of the plasma 2 inside is restricted by magnetic lines of force. Further, each of these coils and the vacuum container 1 are placed and fixed on a pedestal 13.

前記真空容器1の中央部には、中心支柱11が上下に貫
通して配置されている。この中心支柱11の外周には変
流器コイル12が巻回されており、この変流器コイル1
2および前記磁界発生コイルにより変流器を構成する。
A center column 11 is disposed in the center of the vacuum container 1 so as to penetrate vertically. A current transformer coil 12 is wound around the outer periphery of this central support 11.
2 and the magnetic field generating coil constitute a current transformer.

そして上記磁界発生コイルに高電流を流し、真空容器1
内に磁界を発生させる。真空容器1内のプラズマ2は上
記発生した磁界によって生じる電流によりジュール加熱
され昇温せられる。なお図中符号19は排気管を示し該
排気管19を介して図示しない真空排気装置と連通し、
この真空排気装置により前記真空容器1内を高真空に維
持する。
Then, a high current is passed through the magnetic field generating coil, and the vacuum vessel 1 is
Generates a magnetic field within. The plasma 2 in the vacuum container 1 is Joule heated and raised in temperature by the current generated by the generated magnetic field. Note that the reference numeral 19 in the figure indicates an exhaust pipe, which communicates with a vacuum evacuation device (not shown) through the exhaust pipe 19.
This evacuation device maintains the inside of the vacuum container 1 at a high vacuum.

上記真空容器1の周囲には、イオンサイクロトロン加熱
装置(以下ICRFという)21が設置されている。I
CRF21は一般に高周波励振部から発信された高周波
を増幅部で増幅させ、給電部に移送する。給電部に移送
された高周波は伝送系を介してICRF結合系22によ
りプラズマ2に注入される。以下このICRF結合系2
2の構成について説明する。第3図はICRF結合系2
2の一部斜視図であり、第4図はその先端部を拡大して
示す図である。図中符号31はアンテナ(中心導体)で
あり、このアンテナ31の手前にはリターン導体32が
設置されている。上記アンテナ31には高周波電流が流
れ、上記リターン導体32はその帰路となる。上記アン
テナ31のプラズマ側にはファラデーシールド33が設
置されている。該ファラデーシールド33によりプラズ
マ2の加熱に寄与しない不要電場成分を短絡する。
An ion cyclotron heating device (hereinafter referred to as ICRF) 21 is installed around the vacuum vessel 1 . I
In general, the CRF 21 amplifies a high frequency wave transmitted from a high frequency excitation section using an amplifier section, and transfers the amplified wave to a power feeding section. The high frequency waves transferred to the power feeding section are injected into the plasma 2 by the ICRF coupling system 22 via the transmission system. Below, this ICRF coupling system 2
The second configuration will be explained. Figure 3 shows ICRF coupling system 2
2, and FIG. 4 is an enlarged view of the tip thereof. Reference numeral 31 in the figure is an antenna (center conductor), and a return conductor 32 is installed in front of this antenna 31. A high frequency current flows through the antenna 31, and the return conductor 32 serves as its return path. A Faraday shield 33 is installed on the plasma side of the antenna 31. The Faraday shield 33 short-circuits unnecessary electric field components that do not contribute to heating the plasma 2.

これらアンテナ31、リターン導体32およびファラデ
ーシールド33によりアンテナ構造を構成している。一
方図中符号35は周軸管を示し、この周軸管35の内部
導体35Aは上記中心導体31に接続されており、また
外部導体35Bは前記リターン導体32に接続されてい
る。なお第4図生得号36は第1壁を示すともに、符号
37は整合用スタブを示す。かかる構成をなすICRF
結合系22を介して高周波加熱を行ない、プラズマ2を
ざらに加熱する、おるいはプラズマ2を電流駆動する。
These antenna 31, return conductor 32, and Faraday shield 33 constitute an antenna structure. On the other hand, reference numeral 35 in the figure indicates a circumferential tube, and the inner conductor 35A of the circumferential tube 35 is connected to the center conductor 31, and the outer conductor 35B is connected to the return conductor 32. Incidentally, in FIG. 4, reference numeral 36 indicates the first wall, and reference numeral 37 indicates an alignment stub. ICRF with such a configuration
Radio frequency heating is performed via the coupling system 22 to roughly heat the plasma 2 or to drive the plasma 2 with current.

[背景技術の問題点] 上記構成によると以下のような問題があった。[Problems with background technology] According to the above configuration, there were the following problems.

一般にD−T反応により中性子を発生する核融合装置で
は熱負荷が大きく、よって前記ICRF結合系22にお
いてもトーラス構造貫通部にて十分な中性子遮蔽をなす
必要があり、かつ核発熱を効果的に除去する必要がある
。従来この中性子遮蔽は分割された複数の遮蔽板(例え
ばオーステナイト系ステンレス鋼製)を設置するととも
に、冷却配管を配設して冷却水を流通させていた。しか
しながらICRF結合系22のトーラス構造貫通部には
、前述したように周軸管35、整合用スタブ37等が設
置されて複雑な構成をなしており、上述したような構成
の中性子遮蔽・核発熱除去の構成であると、製作性・取
付は性に問題があるとともに、中性子の漏洩(以下スト
リーミングという)を確実に防止できるとはいえなかっ
た。
In general, a nuclear fusion device that generates neutrons through a DT reaction has a large heat load. Therefore, in the ICRF coupling system 22, it is necessary to provide sufficient neutron shielding at the torus structure penetration part, and to effectively reduce nuclear heat generation. Needs to be removed. Conventionally, this neutron shielding has been achieved by installing a plurality of divided shielding plates (for example, made of austenitic stainless steel) and by providing cooling pipes to circulate cooling water. However, as described above, the torus structure penetration part of the ICRF coupling system 22 has a complicated configuration in which the circumferential tube 35, alignment stub 37, etc. are installed, and the neutron shielding and nuclear heat generation of the above-mentioned configuration are If the removal configuration is used, there are problems in manufacturing and installation, and it cannot be said that leakage of neutrons (hereinafter referred to as streaming) can be reliably prevented.

[発明の目的] 本発明は以上の点に基づいてなされたものでその目的と
するところは、製作が容易でかつ中性子を確実に遮蔽す
ることができ、また核発熱の除去を効果的になすことが
可能なイオンサイクロトロン加熱装置結合系を提供する
ことにある。
[Object of the Invention] The present invention has been made based on the above points, and its purpose is to provide a method that is easy to manufacture, can reliably shield neutrons, and can effectively eliminate nuclear heat generation. An object of the present invention is to provide an ion cyclotron heating device coupling system that can be used.

[発明の概要コ すなわち本発明によるイオンサイクロトロン加熱装置結
合系は、周軸管を核融合装置のトーラス構造を貫通させ
てプラズマに対向せしめ、該先端にアンテナを設置して
なるイオンサイクロトロン加熱装置結合系において、上
記トーラス構造貫通部に金属ペブルを充填するとともに
、冷却水を循環させるようにしたことを特徴とするもの
である。
[Summary of the Invention In other words, the ion cyclotron heating device coupling system according to the present invention is an ion cyclotron heating device coupling system in which a circumferential tube passes through the torus structure of a fusion device to face the plasma, and an antenna is installed at the tip of the circumferential tube. The system is characterized in that the torus structure penetrating portion is filled with metal pebbles and that cooling water is circulated.

つまりトーラス構造貫通部に金属ペブルを充填するとと
もに、冷却水を循環させ、上記金属ペブルおよび冷却水
により中性子遮蔽機能をなし、又冷却水により核発熱の
除去をなすものである。
That is, the torus structure penetrating portion is filled with metal pebbles and cooling water is circulated.The metal pebbles and the cooling water perform a neutron shielding function, and the cooling water removes nuclear heat generation.

[発明の実施例コ 以下第1図を参照して本発明の一実施例を説明する。な
お従来と同一部分には同一符号を付して示し、その説明
は省略する。第1図はICRF結合系122のトーラス
構造貫通部を示す斜視図である。このICRF結合系1
22はジャケット123により覆れており、例えば分解
・修理時にはこのジャケット123と共に貫通部より引
扱く。
[Embodiment of the Invention] An embodiment of the invention will be described below with reference to FIG. Note that parts that are the same as those in the prior art are denoted by the same reference numerals, and their explanations will be omitted. FIG. 1 is a perspective view showing the torus structure penetration portion of the ICRF coupling system 122. This ICRF coupling system 1
22 is covered by a jacket 123, and is handled together with this jacket 123 from the penetration part during disassembly or repair, for example.

なお図では上記ジャケット123を取外した状態を示す
。また図中符号124は底板を示す。
Note that the figure shows a state in which the jacket 123 is removed. Further, reference numeral 124 in the figure indicates a bottom plate.

上記ジャケット123、リターン導体32および底板1
24で囲まれた空間(該空間内には前記周軸管35が配
設されている)内には、断面十字型をなす仕切板131
が設置されている。この仕切板131により上記空間内
は4つの室132に分割される。これら4つの室132
内にはオーステナイト系ステンレス鋼製のペブル133
が充填されている。このペブル133により中性子の遮
蔽をなす。なお図では一部省略しであるが、このペブル
133は貫通部の全領域内に充填される。
The jacket 123, return conductor 32 and bottom plate 1
In the space surrounded by 24 (in which the circumferential pipe 35 is disposed), a partition plate 131 having a cross-shaped cross section is provided.
is installed. This partition plate 131 divides the space into four chambers 132 . These four chambers 132
Inside is Pebble 133 made of austenitic stainless steel.
is filled. This pebble 133 shields neutrons. Although some parts are omitted in the figure, the pebble 133 is filled in the entire area of the penetrating portion.

また上記室132内には冷却水が流通する。すなわち前
記仕切板131の先端部には、図示しない開口部が形成
されており、図中矢印Aで示す方向から供給された冷却
水は該開口を介して上方の室132内に流通し、図中矢
印Bで示す方向に流通していく、このように冷却水を流
通させることにより核発熱を効果的に除去するとともに
、中性子の遮蔽をもなすものである。なお図中では示さ
れていないが反対側の2つの室132でも同様な冷却水
の流通がなされている。すなわち従来のように複数の遮
蔽板を設置し、かつ冷却配管を配設して冷却水を流すと
いった構成ではなく、断面十字型をなす仕切板131を
設置してその中にペブル133を充填するとともに、冷
却水を循環させる構成とすることにより、製作性の向上
を図るとともに、中性子遮蔽機能および核発熱の除去機
能を向上させんとする。
Cooling water also flows within the chamber 132. That is, an opening (not shown) is formed at the tip of the partition plate 131, and cooling water supplied from the direction indicated by arrow A in the figure flows into the upper chamber 132 through the opening. By circulating the cooling water in this manner in the direction indicated by the middle arrow B, nuclear heat generation is effectively removed and neutrons are shielded. Although not shown in the drawing, similar cooling water is distributed in the two chambers 132 on the opposite side. That is, instead of installing a plurality of shielding plates and arranging cooling pipes to flow cooling water as in the past, a partition plate 131 having a cross-shaped cross section is installed and pebbles 133 are filled therein. At the same time, by adopting a configuration in which cooling water is circulated, we aim to improve manufacturability and improve the neutron shielding function and the nuclear heat removal function.

以上本実施例によると以下のような効果を奏することが
できる。すなわち断面十字型の仕切板131を設置する
ことは従来のような複数の遮蔽板を設置することと比較
すれば容易であり、またその中にペブル133を充填す
ることは、周軸管35および整合用スタブ37等で複雑
な構成をなす貫通部にあつも容易な作業である。よって
所望の遮蔽構造を容易になし得ることができ、従来のよ
うにその製作性が問題になることは無い。また中性子遮
蔽機能においても、ペブル133を充填しかつ貫通部全
領域に亘って冷却水を流通させる構成であるために、極
めて効果的でおる。さらに上記冷却水の流通により核発
熱の除去もより効果的になすことができる2 なお本発明は前記実施例に限定されるものではなく、仕
切板の形状、ペブルの形状・材質等については種々のも
のが考えられる。
According to this embodiment, the following effects can be achieved. That is, installing the partition plate 131 having a cross-shaped cross section is easier than installing a plurality of conventional shielding plates, and filling the partition plate 133 with the pebbles 133 is easier than installing the partition plate 131 having a cross-shaped cross section. This is an easy task even though the penetration part has a complicated structure with the alignment stub 37 and the like. Therefore, a desired shielding structure can be easily achieved, and the manufacturability is not a problem as in the past. Also, the neutron shielding function is extremely effective because the pebble 133 is filled and the cooling water is distributed over the entire area of the penetration portion. Furthermore, nuclear heat generation can be more effectively removed by the circulation of the cooling water.2 The present invention is not limited to the above embodiments, and various shapes such as the shape of the partition plate, the shape and material of the pebble, etc. The following are possible.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によるイオンサイクロトロン
加熱装置結合系によると、中性子遮蔽機能および核発熱
除去機能の向上を図ることができるとともに、その製作
性、組立性の向上を図ることができる等その効果は大で
ある。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the ion cyclotron heating device combination system of the present invention, it is possible to improve the neutron shielding function and the nuclear heat removal function, and also to improve the ease of manufacturing and assembling. The effect is great.

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

第1図は本発明の一実施例を示すイオンサイクロトロン
加熱装置結合系のトーラス構造貫通部の斜視図、第2図
乃至第4図は従来例の説明に使用した図で、第2図は核
融合装置の概略構成を示す縦断面図、第3図はイオンサ
イクロトロン加熱装置結合系の入射部の斜視図、第4図
は第3図の一部を拡大して示す斜視図である。 1・・・真空容器、2・・・プラズマ、31・・・アン
テナ、122・・・イオンサイクロトロン加熱装置結合
系、131・・・仕切板、132・・・ペブル。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第3図 第4図
Figure 1 is a perspective view of a torus structure penetration part of an ion cyclotron heating device coupling system showing an embodiment of the present invention, Figures 2 to 4 are diagrams used to explain the conventional example; FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view showing a schematic configuration of the fusion device, FIG. 3 is a perspective view of the entrance part of the ion cyclotron heating device coupling system, and FIG. 4 is an enlarged perspective view of a part of FIG. 3. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Vacuum container, 2... Plasma, 31... Antenna, 122... Ion cyclotron heating device coupling system, 131... Partition plate, 132... Pebble. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 3 Figure 4

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)周軸管を核融合装置のトーラス構造を貫通させて
プラズマに対向せしめ、該先端にアンテナを設置してな
るイオンサイクロトロン加熱装置結合系において、上記
トーラス構造貫通部に金属ペブルを充填するとともに、
冷却水を循環させるようにしたことを特徴とするイオン
サイクロトロン加熱装置結合系。
(1) In an ion cyclotron heating device coupling system in which a circumferential tube is passed through the torus structure of a fusion device to face the plasma and an antenna is installed at the tip thereof, the torus structure penetration portion is filled with metal pebbles. With,
An ion cyclotron heating device combination system characterized by circulating cooling water.
(2)上記トーラス構造貫通部には断面十字をなす仕切
板が設置され、該仕切板により冷却水の流入・流出流路
を形成したことを特徴とする特許請求範囲第1項記載の
イオンサイクロトロン加熱装置結合系。
(2) The ion cyclotron according to claim 1, wherein a partition plate having a cross section is installed in the torus structure penetrating portion, and the partition plate forms an inflow/outflow channel for cooling water. Heating device coupling system.
JP8774485A 1985-04-24 1985-04-24 Ion cyclotron heater connection system Pending JPS61245500A (en)

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