JPS62280684A - 核融合装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は核融合装置に係り、とりわけ、ブランケットお
よび遮蔽体の稼働率向上を図ることができる核融合Ｈ置
に関する。

（従来の技術） 第３図は、一般的な従来の核融合装置であるトカマク型
核融合装置の縦断面図である。トカマク型核融合装置は
、図に示すように、プラズマ１と、プラズマ１を取り囲
むように設置された内側ブランケット７及び外側ブラン
ケット８、プラズマ真空容器を兼ねる遮蔽体３と、その
周りに配置された超電導のトロイダル磁場コイル４、ボ
ロイダル磁場コイル５及びこれらを収納するクライオス
タット用真空容器６で構成される。

上記ブランケット７．８は、高温のプラズマ１側に面す
る壁面を右している。また、ブランケット７．８は、主
としてその容器内においてプラズマ１で燃料唄水素と３
重水素との核融合反応の結果生ずる中性子のエネルギを
熱エネルギに変換する機能を有する。

遮蔽体３は、トロイダル磁場コイル４及びボロイダル磁
場コイル５及び生体を中性子等の放射線から守ると同時
にプラズマを発生させるための真空容器の機能を同時に
有している。

さらにトロイダル磁場コイル４及びボロイダル磁場コイ
ル５は、プラズマ中にトーラス状をした磁気面を形成し
、これによってプラズマ１をブランケットのプラズマ側
の壁面に直接、接しないように閉じ込める機能を有する
。

また、第４図は第３図ｒＶ−ＩＶ線断面図であり、従来
の核融合装置の横所面の一例を示す概念図である。

ブランケット７．８は、プラズマ１に面して設置される
ためとくにそのプラズマ側の壁面はプラズマ１からの粒
子負荷、熱負荷を受ける。また、プラズマ１が急激に消
滅するいわゆるプラズマディスラプション時には、プラ
ズマ１にだくわえられた巨大な熱エネルギ及び電磁エネ
ルギーが瞬時に放出される。従ってブランケットのプラ
ズマ側壁面は、熱的、核的、電磁的に最も厳しい条件に
おかれている。このためこのプラズマ側壁面は、核融合
装置の使用期間中においても交換や！！卵が頻繁に行な
われることが予想される。

しかしながら、図に示したように、ブランケット７．８
及び遮蔽体３はトーラス状にプラズマをとり囲んで設置
されており、トロイダル磁場コイル４あるいはその他の
周辺構造物と、いわゆる知恵の輪状をなして構成されて
いる。従って、ブランケット遮蔽体の分解及びプラズマ
側壁面の條埋、交換には膨大な手間と時間を要する。こ
れは装置稼動率あるいは炉の総合的な寿命の観点からみ
て望ましくない。従って、これらの機器の分解及び修理
の１ｍ素化が望まれている。

そこで機器の分解及び修理の簡素化を考慮して従来はブ
ランケットのうち外側ブランケット８および、遮蔽体３
を一体として円周方向（トロイダル方向）にいくつかの
ブロックに分割し、核ブロックを半径方向外方に引き抜
くことによって、これらの機器の交換及び修理すること
が考えられている。

第４図の例では、外側ブランケット８および遮蔽体３を
２つの部分に分割している。まず、第１の部分は、トロ
イダル磁場コイル４の間の部分であり、また、第２の部
分はトロイダル磁場コイル４の影となる部分である。第
１の部分については、円周方向の幅は二つのトロイダル
磁場コイル４の円周方向の幅より狭いため、このまま半
径方向外方に引き汰いて分Ａｌｌ　１理を行なうことが
できる。

一方、ト［１イダル磁揚コイル４の影となる第２の部分
について１．Ｌトロイダル１ａ３５１コイル４が妨げと
なって半径方向に引き抜くことはできない。このため、
第２の部分のプラズマ側壁面（内壁面）を第１の部分に
比較して半径方向外方へ後退させている。これにより、
この部分の粒子負荷及び熱負荷の低減とそれに伴う内壁
面損傷の軽減の効果に期待している。

上記従来例では、第２の部分の内壁面のみを後退させて
いるが第１の部分の内壁面をも後退させて、全体の損傷
を軽減するという方法も考えられるが、これは、ブラン
ケット７．８及び遮蔽体３の体積の増大につながり類コ
スト低減の観点から好ましくない。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように固定外側ブランケット８ａの内壁面を半径
方向外方へ１退させることによって、直接これに入射す
る粒子の数は減少する。しかしながら、第５図に示すよ
うに今度は可動外側ブランケット８ａの内壁面が半径方
向内方へ突出し、可動外側ブランケット８ａの突出側壁
面１２が形成される。従って、この可動外側ブランケッ
ト８ａの突出側壁面に入射した荷電粒子によって、側壁
面１２の原子はいわゆるスパッタリング（たたき出し）
を受ける。ここで、第５図は第４図のトロイダル磁場コ
イル４付近の拡大図である。第５図の位置関係から容易
にわかるにうに、可動外側ブランケット８ａの突出側壁
面１２でスパッタリングを受けた粒子が固定外側ブラン
ケット８ｂの内壁面に入射した場合、これを損傷あるい
は損耗させる。このため、固定外側プランケラｌ−８ｂ
の内壁面を半径方向外方へ後退させただけでは、十分な
粒子負荷の低減が期待できない恐れがある。

さらに、半径方向内方へ突出した可動外側ブランケット
８ａの内壁面は、熱的・核的・電磁的に最も厳しい環境
にあるので非常に変形を受けやすくなる。もしこの部分
が変形を受けた場合には、可動外側ブランケット８ａを
半径方向外方に引き扱く際に、変形部分が固定外側ブラ
ンケット側壁°　而１２と干渉することになり、可動外
側ブランケット８ａの引き汰きが困難となってしまう。

本発明はこのような点を考慮してなされたちのであり、
固定ブランケットの内壁面への粒子負荷及び熱負荷等を
十分低減させてその寿命を長びかせることができる核融
合装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、プラズマを取り囲みかつトロイダル磁場コイ
ルと対応する位置に円周状に配設された複数の固定ブラ
ンケットモジュールと、隣合う固定ブランケットモジュ
ール相互間に密着して配設され、かつ固定ブランケット
モジュールより内壁面を半径方向内方へ突出させた可動
ブランケットモジュールとを備えた核融合装置であって
、少なくとも前記可動ブランケットモジュールの突出側
壁面を低Ｚ材料で形成したことを特徴としている。

（作　用） 本発明によれば、可動ブランケットモジュールの突出側
壁面を低２材料で形成したので、この突出側壁面にプラ
ズマから荷電粒子が入射してもこの突出側壁面のスパッ
タリングを十分低く押えろことができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。

本発明による核融合装置は、第３図に示す従来装置と同
様、プラズマ１とプラズマ１を取り囲むように設置され
た内側ブランケット７及び外側ブランケット８と、プラ
ズマ真空容器を兼ねる遮蔽体３と、遮蔽体３の周りに配
置された超電導のトロイダル磁場コイル４及びボロイダ
ル磁場コイル５と、これらを収納するクライオスタット
用真空容器６とによって構成されている。

次に第１図で本発明による核融合装置の外側ブランケッ
ト８および遮蔽体３の第１の実施例について説明する。

第１図は外側ブランケット８および遮蔽体３を示す拡大
横断面図であり、従来装置を示す第５図に対応する。な
お、従来装置と同一　。

部材には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

外側ブランケット８および遮蔽体３は２つの部分に分割
されている。トロイダル磁場コイル４の影となる部分に
は、固定外側ブランケット８ｂと固定遮蔽体３ｂとから
なる固定ブランケットモジュールが円周状に配設され、
この固定ブランケットモジュール相互間には、この固定
ブランケットモジュールに密着して可動外側プランケラ
１−８８と固定遮蔽体３ａとからなる可動ブランケット
モジュールが配設されている。可動外側ブランケット８
ａのプラズマ１に面する内壁面は、固定外側ブランケッ
ト８ｂの内壁面よりも半径方向内方へ突出しており、こ
のため可動外側ブランケット８ａには突出した側壁面９
が形成されている。

この可動外側ブランケットの突出側壁面９はそれぞれ円
周方向へ後退しており、隣り合う可動外側ブランケット
の突出側壁面９相互間の円周方向の幅Ｌ１は、固定ブラ
ンケットモジュールの最大幅である固定遮蔽体３の円周
方向の幅Ｌ２よりも十分大きくなっている。このため可
動ブランケットモジュールを第１図矢印１３方向へ容易
に引き抜くことができる。

また、可動外側プランケラ１−の突出側壁面９が円周方
向に後退したことにより可動外側ブランケット８ａには
突出側壁面９に隣接しかつプラズマ１に向い合う段部９
ａが形成されているが、この突出側壁面９および段部９
ａは低２材料によって形成されている。

この低Ｚ材料とは炭素またはベリリウム等からなる材料
であり、電荷数（原子番号Ｚ）が−膜構造用鋼等に比べ
て小さいものをいう。この低２材料に荷電粒子が入射し
た場合、スパッタリング率（入射粒子１個あたりスパッ
タリングを受ける材料原子の数）は数百ｅｖ程度で最大
値をとり、それ以上のエネルギーでは小さくなる。とこ
ろでプラズマ１から突出側壁部９及び段部９ａに入射す
る粒子は、主としてプラズマ１表面と粒子軌道とのずれ
が大きくなった例えば数にｅＶ〜３，５ＨｅＶの高エネ
ルギーＨｅイオンである。従ってこのような粒子が低Ｚ
材料に入射した場合、スパッタリングの低減を図ること
ができる。

このような構成において、プラズマ１から高エネルギー
の荷電粒子（主として１−４ｅイオン）が突出側壁面９
及び段部９ａに入射したとしても、突出側壁面９及び段
部９ａは先に）ホべたようにスパッタリングの小さい低
２材であるため、この部分のスパッタリングは十分に小
さくおさえられている。従って、突出側壁面９で発生し
たスパッタリング粒子が固定外側ブランケット８ｂの内
壁面に入射しこれを損傷あるいは損耗させることはない
。

また、可動ブランケットの突出側壁面９相互間の円周方
向の幅Ｌ１は固定遮蔽体３ｂの円周方向の幅Ｌ２より十
分大きくなっているので、荷重粒子の入射によって可動
ブランケット８ａの内壁面及び突出側壁面９が変形した
場合であっても可動外側ブランケット８ａ及び遮蔽体３
ａを第１図矢印上３方向に引き抜くことが困難となるこ
とはない。

また、低Ｚ材料によって形成される部分は、可動ブラン
ケットの突出側壁面９および段部９ａであるから、装置
コストが大ぎく増大することはない。

次に第２図に本発明による核融合装置の第２の実施例を
示す。第２図に示すように、可動外側ブランケットの突
出側壁面９および段部９ａと、固定外側ブランケットの
内壁面１０が低Ｚ材料によって形成されている。

本実施例によれば固定外側ブランケットの内壁面１０も
低Ｚ材料によって形成されているので、この内壁面１０
に直接入射する高エネルギー粒子によって生ずる内壁面
１０の損傷および損耗を防止することができる。

なお、上記各実施例において低２材料として炭素および
ベリリウムの例を示したが、これに限らず例えば１にｅ
Ｖ以上の＾エネルギーでのスパッタリング率が小さい材
料であれば、どのような材料でもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば可動ブランケット
モジュールの突出鋼壁面を低Ｚ材料で形成したので、こ
の突出側壁面にプラズマから荷電粒子が入（ト）しても
この突出側壁面のスパッタリングを十分低く押えること
ができる。このため、突出側壁面で発生したスパッタリ
ング粒子が固定ブランケットモジュールの内壁面に入射
してこれを損傷させることはない。従って固定ブランケ
ットの粒子負荷、熱負荷を十分低減させてその寿命を長
びかせることができ、ひいてはブランケットおよび遮蔽
体の稼働率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による核融合装置の可動外側ブランケッ
ト及び遮蔽体の第１の実施例を示す拡大横断面図であり
、第２図は本発明による核融合装置の可動外側ブランケ
ット及び遮蔽体の第２の実施例を示す拡大横断面図であ
り、第３図は従来の核融合装置を示ず縦断面図であり、
第４図は第３°図ＩＶ　−ｒＶ線断面図であり、第５図
は従来！置の可動外側ブランケット及び遮蔽体を示す拡
大横断面図である。 １・・・プラズマ、３ａ・・・可動遮蔽体、３ｂ・・・
固定遮蔽体、４・・・トロイダルｌａ場コイル、８ａ・
・・可動外側ブランケット、８ｂ・・・固定外側ブラン
ケット、９・・・突出側壁面、９ａ・・・段部、１ｏ・
・・固定外側ブランケットの内壁面。 出願人代用！大　　佐　　藤　　−雄 ８ａ　　　　　６ｂ 第１図 ８０　　　８ｂ 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラズマを取り囲みかつトロイダル磁場コイルと対
   応する位置に円周状に配設された複数の固定ブランケッ
   トモジュールと、隣合う固定ブランケットモジュール相
   互間に密着して配設されかつ固定ブランケットモジュー
   ルより内壁面を半径方向内方へ突出させた可動ブランケ
   ットモジュールとを備えた核融合装置において、少なく
   とも前記可動ブランケットモジュールの突出側壁面を低
   Ｚ材料で形成したことを特徴とする核融合装置。 ２、可動ブランケットモジュールの突出側壁面を円周方
   向へ後退させ、隣合う突出側壁面相互間の円周方向の幅
   を固定ブランケットモジュールの円周方向の幅より十分
   広げたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の核
   融合装置。 ３、固定ブランケットモジュールの内壁面を低Ｚ材料で
   形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   核融合装置。 ４、低Ｚ材料は炭素であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の核融合装置。 ５、低Ｚ材料はベリリウムであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の核融合装置。