JPS6179188A - 核融合炉のブランケツト - 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〕 本発明は核融合炉Ｋかかわυ、特に核融合反応によって
発生するエネルギを有効に取り出す核融合炉のブランケ
ットに関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、核融合炉のブランケットは核融合反応によって発
生する中性子の持つ運動エネルギを熱エネルギに変換し
、との熱エネルギをブランケットに流れる冷却媒体によ
って外部に取り出す機能を持つ。

さらに核融合反応が重水素■）とトリチウム（Ｔ）とで
行なわれるＤ−Ｔ炉においては天然に存在しないトリチ
ウムを例えば、’Ｌｉ　（ｎ　、α）Ｔ反応によって生
産する機能も併せ持つように設計される。

このようなブランケットは核融合反応部をとり囲むよう
に配置されていて、核融合反応によって放出される高エ
ネルギの中性子が効果的に入射し、上記のエネルギ変換
とトリチウム増殖が行なわれる。

従来、核融合炉の設計例に見られるのは核融合反応部が
あって、その外側にブランケットがあシ、該ブランケッ
トの外側に真空壁が配置されたものが一般的である。ブ
ランケット中にはトリチウム増殖物質或いはウランやト
リウムの核燃料物質が装荷されていて、これら装荷物質
の交換は、中性子照射量等の点からしばしば行なわれる
必要がある。

しかるに、ブランケットが真空容器の内部に設けられた
核融合炉では、ブランケット又はブランケット内充填物
の交換に際して炉を停止し、真空容器をいくつかに分断
し、分断した真空容器内部に設置されたブランケット構
造物を取りはすすという非常に大がかシな作業が必要で
ある。

上記のようにブランケットの交換に犬がかりな作業を要
するとなると、ブランケットの交換頻度を極力低くする
必要が出てきて、ブランクノドのみならず核融合炉の設
計を非常に複雑かつ難かしいものにしている。

このため、第１図に示すようにブランケット１を真空容
器２の外部に設けて、ブランケット１又はブランケット
内充填物の交換を容易にする構造が考えられてきた。し
かしこの場合には、プラズマ３とブランケット１の間に
真空容器壁が介在する。そして一般に真空容器は外圧荷
重、電磁力に耐えるため、ステンレス鋼などでできた厚
肉の容器壁を持つこととなシ、このステンレス鋼等でで
きた厚肉容器壁がプラズマ３とブランケット１間に設置
されることになってプラズマ３からの中性子がこの容器
壁で減衰され、ブランケット１に到達する中性子豪が減
少し、ブランケット１での燃料の増殖率あるいは生産率
を低下させる等の不具合が生じることとなる。

〔発明の目的〕

本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、その目的と
するところは中性子の入射効率を高めると共に装荷され
る核物質の交換が非常に容易であシ、かつ、ブランケッ
ト燃料増殖率あるいは生産率の高い核融合炉のブランケ
ットを捉供することＫある。

〔発明の概要〕

即ち本発明は上記目的を達成するため、核融合反応部を
包む真空容器を有し、この核融合反応部より生ずる中性
子を内部に核物質が装荷されたブランケットに入射させ
て核反応させ、発生する熱をエネルギとして取り出す核
融合炉において、前記ブランケットは着脱可能なプラグ
　′を有し、核プラグを外すことによりこのプラグ装着
部より内部の核物質の変換を可能とした密閉構造のブラ
ンケット要素の集合体をそれぞれのブランケット要素が
前記プラグ側を外側として前記真空容器の容器壁を貫い
て設置した構造とし、ブランケット要素は真空容器壁を
貫いて設けることによってブランケット要素に真空容器
内で発生した中性子が直接入射されるようＫし、これに
より中性子は減衰なくブランケット要素内の核物質に到
達できるようにしてプルトニウムやトリチウム等の核燃
料を効率良く生成できるようにし、また、ブランケット
要素の真空容器外部端にプラグを設けたことによってこ
の部分より内部の核物質を容易に交換できるようにする
。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
２図および第３図は本発明による核融合炉の断面図で本
発明の適用場所を示す図である。図かられかるように本
発明が適用される核融合炉は核融合反応部（プラズマ）
３の外側にブランケット１が真空容器２の容器壁２ａを
貫いて設置されておシ、さらに外側にこれらを囲んで放
射線じゃへい体４と磁場発生コイル５がある。ブランケ
ット１は多数個のブランケット要素から構成されていて
プラズマ３の外側を覆っている。放射線じゃへい体４は
ブランクノドから漏洩してくる中性子やｒ線が外部に放
出されるのを防ぐ機能を持つが、この機能を有する限り
においては必らずしもステンレス鋼あるいはコンクリー
ト等である必要はなく、水のような液体であってもよい
。

本実施例においては、放射線じゃへい体としては第３図
に示されるように真空容器の外面を覆う水６を利用して
いる。

第４図は本発明の核融合炉ブランケットを構成するブラ
ンケット要素の斜視図である。図中１＆はブランケット
要素であり、図かられかるようにブランケット要素１ａ
は、真空容器２の容器壁を貫通して設けられている。真
空容器２はトーラス方向に適当数分割されて、真空容器
の分解組立てが可能な構造としている。真空容器に取り
付けられるブランケット要素１ａはその筐体部分が冷却
媒体の内圧に対して十分な強度を有した〆ンペのような
形状の圧力管であシ冷却材流路を設ける必要から外管７
と内管８とからなる２重管構造となっている。内管８の
肉厚は薄くて良い。内管８の中にはブランケット充填物
９が装填されている。該ブランケット充填物９は核燃料
棒又はリチウム化合物の集合体であ）核融合反対部３か
ら入射してくる中性子と反応を起し発熱するため冷却媒
体によって熱除去される。一方、ブランケット要素１ａ
への冷却媒体の補給と取り出しは２重管構造をした冷却
管１０を通して行なわれる。この冷却管は内側流路を高
温冷却ｃ′？体が流れ、外側流路を低温冷却媒体が流れ
るが、内側と外側では熱交枦しないように熱的に絶縁さ
れている。

ブランケット要素１ａの圧力管には圧力管を密閉するプ
ラグ１１があり、このプラグ１１は着脱が容易なラッチ
機構をしていて、既存の圧力管渠原子炉（例えば、ＣＡ
ＮＤＵ炉）に用いられるものと同じ機能を有するもので
ある。ブランケット充填物９の交換は交換装置を用いて
プラグ１１をはずすことによって容易に行なえることは
従来の圧力管型原子炉で実証されている。

本発明においても前記の交換技術と特に異なることはな
い。

次に上記構成の本装置の作用を説明する。以上のように
構成された本発明の核融合炉ブランケットはブランケッ
ト部における燃料増殖率が高くかつ、ブランケット充填
物９の交換が非常　　　　１に容易となるものである。

即ち、核融合炉の運転中では、核融合反応部３において
Ｄ−Ｔ反応が生じ高エネルギの中性子が発生する。該中
性子はブランケット要素１ａの筐体を構成する圧力管を
透過しブランケット充填物９に入射し、ブランケット充
填物９と核反応し熱が発生する。

従って、核反応を大きくし、発熱量を増すためにはブラ
ンケット充填物９に入射する中性子をできるだけ減衰さ
せないことが必要である。本発明のブランケット構造に
おいてはブランケット要素１ａが圧力管方式としてあシ
、これを真空容器壁２＆を貫通して核融合反応部３に接
近させることにより圧力管の先端部のドーム７ａ壁のみ
としたので、中性子の各ブランケット要素１ａ部分突入
までの間の減衰を小さくすることができる。発生した熱
は冷却管１０の外側流路を通シ圧力管の外側流路を通っ
てブランケット要素１ａの筐体を結成する圧力管先端部
（真空容器側）で反転し、圧力管の内管８へと流れる冷
却媒体に伝達される。加熱された冷却媒体は、冷却管の
内側流路を通シ外部に取り出されその熱エネルギを発電
等に利用されて後、再び低温冷却媒体となり冷却管の外
側流路を通りブランケット１に還される。

このようなブランケットにおいて、ブランケット充填物
９の中性子照射等による経年変化のためブランケット充
填物９を内蔵した交換装置が所定のブランケット要素１
ａの筐体を構成する圧力管のプラグ側に接近しプラグ１
１と密着結合し、プラグ１ノを取りはすす。

その後ブランケット充填物９が圧力管の内管８内から引
き出され、交換装置の所定の場所に納められ、一方、新
しいブランケット充填物９が圧力管内管８に挿入装荷さ
れ再びプラグ１１が締められる。ブランケット充填物９
の交換が完了すると、交換装置は取り出されたブランケ
ット充填物９を十分な管理のもとで処理設備まで移送す
る。以上のような交換操作は必ずしも核融合炉を停止し
て行なう必要はなく運転中でも技術的には可能である。

従って核融合炉の欲動率向上が期待できる。

ブランケット自体の交換が必要となった場合は核融合炉
を停止し、真空容器をセクタに分：゛ｌして炉体より取
υ外し、新しいブランケットと交換するのであるが、こ
の時冷却管の切断と接接に充分な注意を要する点は従来
のブランケットについて言えることと同じである。しか
しながら、ブランケット自体を交換する頻度はブランケ
ット充填物９を交換する頻度に比し充分少ないものであ
る。

以上の説明から明らかなように、本発明を適用した核融
合炉において、核融合反応部からの中性子を効率よくブ
ランケット充填物に到達させることが可能となり、ブラ
ンケット充填物による核分裂反応およびＴ増殖を効率よ
く行なうことができる。また、ブランケット充填物およ
びブランケットの交換の際に真空容器の切断又は分解の
必要性がまったくなく、従来と決定的に異なっている。

従来、ブランケット又はブランケット充填物の交換のみ
ならず、ブランケットに生ずるいかなる異常に対しても
真空容器を切断分割し保守点検しなければならなかった
が、本発明によればこれまでの説明で明白なように保守
点検性の面からも著しく優れているものである。

以上の説明の如く、本発明の核融合炉ブランケットによ
り得られる効果は顕著である。即ち、核融合反応部から
の中性子が減衰の少ない状態でブランケット充填物に到
達するので、ブランケット充填物によるプルトニウムや
トリチウム等の燃料を効率よく生成することが可能であ
る。

また、交換頻度が高いプランケット充填物の交換が容易
である。さらに、ブランケット充填物の交換は核融合炉
運転中において行なえる可能性が有り、高稼動−が期待
できる。さらに、ブランケット自体の交換においても真
空容器を切断、又は分割する必要がない。さらに設計製
作上、技術的障害は何もなく既存の技術範囲内で十分容
易に♀Ｖ作できるため核融合炉技術に貢献するところ大
である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明は核融合反応部を包む真空容
器を有し、この核融合反応部より生ずる中性子を内部に
核物質が装荷されたブランケットに入射させて核反応さ
せ、発生する熱をエネルギとして取り出す核融合炉にお
いて、前記ブランケットは着脱可能なプラグを有し、該
プラグを外すことによりこのプラグ装着部より内部の核
物質の交換を可能とした密閉構造のブランケット要素の
集合体をそれぞれのブランケット要素が前記プラグ側を
外側として前記真空容器壁を貫いて設置した構造とし、
真空容器壁を貫いて設けられるブランケット要素に真空
容器内で発生した中性子が直接入射できるようにしたこ
とにより減衰なくブランケット要素内の核物質に到達で
きるようにしたのでプルトニウムやトリチウム等の核燃
料を効率良く生成できるようになシ、また、ブランケッ
ト要素の真空容器外部端にプラグを設けたことによって
この部分より内部の核物質を容易に交換できるようにな
るなどの特徴を有する該融合炉のブランケットを堤供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の核融合炉の要部構造を示す断面図、第２
図及び第３図は本発明の一実施例を示す断面図、第４図
は本発明核融合ブランケットの構造を示す斜視図である
。 １・・・ブランケット、１＆・・・ブランケット要素、
２・・・真空容器、２ａ・・・真空容器壁、４・・・し
やへい体、７・・・圧力管外管、７ａ・・・圧力管外管
ドーム、８・・・圧力管内管、９・・・ブランケット充
填物、１０・・・冷却管、１１・・・プラグ。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 第　３　図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 核融合反応部を包む真空容器を有し、この核融合反応部
   より生ずる中性子を内部に核物質が装荷されたブランケ
   ットに入射させて核反応させ、発生する熱をエネルギと
   して取り出す核融合炉において、前記ブランケットは着
   脱可能なプラグを有し、核プラグを外すことによりこの
   プラグ装着部より内部の核物質の交換を可能とした密閉
   構造のブランケット要素の集合体をそれぞれのブランケ
   ット要素が前記プラグ側を外側として前記真空容器の容
   器壁を貫いて設置した構造としたことを特徴とする核融
   合炉のブランケット。