JPS626546Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、例えば核融合炉の中性粒子入射装置
における高速粒子束のエネルギ分布測定装置に関
する。

核融合炉内に生成されたプラズマを二次加熱す
るための中性粒子入射装置において、プラズマに
打込まれる高速中性粒子は非常に高いエネルギを
有しており、更に、高速粒子入射時間が非常に短
いため、高速粒子束のエネルギ分布を直接測定す
ることは一般に困難である。このため、高速粒子
束を先ず受熱体で熱化し、発生する熱を熱電対を
用いて測定することにより前記高速粒子束のエネ
ルギ分布を測定し、水等の冷却水の温度上昇によ
り前記高速粒子束の全エネルギを測定するという
方法が考えられている。この場合、高速粒子束の
エネルギレベルが高いと、受熱部は高温となり蒸
発粒子の割合が大きくなつたり、高速粒子による
スパツタリング粒子が多くなつたりする。この種
の粒子は核融合炉内に生成されるプラズマに比べ
て非常に低いエネルギを有しているため、前記粒
子が一度プラズマに吸収されるとプラズマの温度
が低下する原困となり、好ましくない。このた
め、受熱部は高温でも蒸発しにくい材料が用いら
れるが、一般に承発しにくい材料は高価で、しか
も熱拡散が良好でない。このため、受熱部と冷却
部とを別々な材料で構成する必要がある。

以上述べた様な高速粒子束のエネルギ分布測定
装置として、従来においては第１図のようなエネ
ルギ分布測定装置が使用されている。即ち、方向
１から飛来する高速粒子束を受熱板２で熱化し、
受熱板２の温度上昇を受熱板２の裏面に設置され
た熱電対３及びメータＭにより測定し、前記高速
粒子束のエネルギ分布を測定しようとするもので
ある。更に、高速粒子束のエネルギは冷却部４に
付けられた冷却管５に冷却水６を通しこの温度上
昇で測定するものである。

更に、受熱部２と冷却部４とはボルト７等で接
合されている。また、応答性の良い熱電対は熱電
対の先端を銀ロウ付等で被測定物に固着できない
ため、熱電対３は冷却部４に銀ロウ付されてい
る。この様な構成においては装置、受熱部２が高
温になると、冷却部４との温度差、ないし線膨脹
係数の相違により受熱部２が冷却部４から離れて
しまうため、熱電対３の先端が受熱部２から離れ
てしまい、受熱部２の温度を測定できなくなる。
このため、折角応答性の良い熱電対を用いても正
確な高速粒子束のエネルギ分布を測定することは
困難となる。更に、受熱部は熱絶縁されていない
ため、どの熱電対も同様な出力を出すため、精度
の良い高速粒子束のエネルギ分布を得ることがで
きない。

本考案は接続ボルトに熱電対を埋め込み、か
つ、接続ボルトを熱的に絶縁し、更に、熱電対を
弾性体を介し取付け、熱電対先端を常にボルトに
押付けることにより、精度、応答性、信頼性共に
良いエネルギ分布測定装置を提供することを目的
とする。

以下、本考案の一実施例について第２図及び第
３図を参照して説明する。ボルト７には板バネ
８、又は板バネ９により熱電対３が設置されてい
る。即ち、先端を円錐形にした２ツ割の部材１０
は調整ナツト１１を回転することにより、板バネ
８を介してボルト７に押し付けられ、従つて、２
ツ割の部材１０の平均直径は小さくなる。この作
用力は板バネ９を圧縮するから、その結果熱電対
３は固定される。一方、２ツ割部材１０のボルト
７の軸方向の移動は熱電対３の先端を常にボルト
７の頭部に押し付ける。ボルト７の熱絶縁は、ス
ペーサ１２の熱電導断面積を調節することによつ
て行なう。

次に上記のように構成した本考案の作用につい
て説明する。方向１から飛来する高速粒子束は受
熱部２と熱電対が設置されたボルト７で熱化され
る。受熱部２で発生する熱は例えば銅系の材料の
ように熱拡散の良好な材料で製作された冷却部４
に伝わり、最終的には冷却水６で徐却される。ス
ペーサ１２は、熱拡散の悪い例えばステンレスの
ような材料で製作される。スペーサ１２の熱伝導
面積を調節することにより熱伝導量を規定する。
即ち、ボルト７の頭部に押し付けられた熱電対の
時定数で規定される時間、ボルト７の頭部に発生
する熱がスペーサ１２を通つて冷却部４に流れ込
まないような熱抵抗をスペーサ１２に与える。こ
のとき、十分時間が経れば、ボルト７に蓄積した
熱がスペーサ１２を通つて冷却部に伝わる様にな
る熱抵抗でなければならない。高速粒子束のエネ
ルギ密度が大きいとき、ボルト７や受熱部２は極
めて高温となる。この時、ボルト７の熱伸びは大
きくなるが、この量は板バネ９が回復することに
よつて吸収されるから、ボルトの温度は高くなつ
ても熱電対３はボルト７に常に押え付けられる。
又、前記板バネ９の回復量は調整ナツト１１で規
定する。ボルト７の頭に発生した熱は極く短時間
の内に熱電対３により感知され、なお出力をメー
タＭで読みとることができる。この過程で、スペ
ーサ１２は十分大きい熱抵抗を有しているため、
熱伝導による損失がほとんどない状態でボルト７
の頭部の面積、即ち微小領域に入る高速粒子束の
エネルギを測定することができる。又、高速粒子
束の全エネルギは、冷却水６の温度上昇と流量に
より知ることができる。

以上述べたように、本考案によれば熱電対をボ
ルトの頭の極く表面近くに設置でき、しかも、ボ
ルトがいかなる温度になつても熱電対は常にボル
トに押え付けられるため、高速粒子束の流れが非
定常、かつ、高速粒子束のエネルギが大きい場合
にも、高速粒子束のエネルギ分布を精度、応答
性、信頼性ともに良く測定することができる。更
に、ボルトの頭部の受熱面積を任意に選べるか
ら、任意領域に入る高速粒子束のエネルギを測定
することができる。又、熱電対の交換やボルトの
交換も非常に容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のエネルギ分布測定装置を示す斜
視図、第２図は本考案のエネルギ分布測定装置の
一実施例を示す斜視図、第３図は第２図における
ボルト部“Ａ”の拡大横断面図である。 １……高速粒子の飛来方向、２……受熱部、３
……熱電対、４……冷却部、５……冷却管、６…
…冷却水、７……ボルト、８……板バネ、９……
板バネ、１０……２ツ割部材、１１……調整ナツ
ト、１２……熱絶縁スペーサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 受熱部材と、この受熱部材の片面に接合された
   冷却部材と、この冷却部材と前記受熱部材を貫通
   して低熱伝導材を介して設けられ受熱部材側にお
   いて封じられた底をもつ中心孔を有する貫通材
   と、前記中心孔に挿入され弾性体によつて支持さ
   れて前記底に当接された頭部を有する熱電対とを
   備えたことを特徴とするエネルギ分布測定装置。