JPH01105190A - 核融合炉の炉壁 - Google Patents
核融合炉の炉壁Info
- Publication number
- JPH01105190A JPH01105190A JP62261579A JP26157987A JPH01105190A JP H01105190 A JPH01105190 A JP H01105190A JP 62261579 A JP62261579 A JP 62261579A JP 26157987 A JP26157987 A JP 26157987A JP H01105190 A JPH01105190 A JP H01105190A
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- Japan
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- protective
- reactor wall
- fusion reactor
- wall
- tile
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は核融合炉の炉心プラズマを包む第一壁（以下炉
壁と呼ぶ）に係り、特に、炉壁の炉心プラズマ側を構成
する防護タイルの脱ガスを効果的に行うのに好適な核融
合炉壁の構造に関する。
壁と呼ぶ）に係り、特に、炉壁の炉心プラズマ側を構成
する防護タイルの脱ガスを効果的に行うのに好適な核融
合炉壁の構造に関する。
従来、核融合炉壁については、特開昭５８−２４６３３
号公報、ある′いは、実顆昭６０−１４２８７７号明細
書に記載のように、プラズマに面する防護タイルは絶縁
体、または、半導体材料であって、これが金属基板に接
合されるか、または、黒鉛などの導電性材料が絶縁層を
介して金属基板に接合または機械的に締結された構造と
なっており、これらの防護タイルは金属基板と電気的に
導通状態であるか、または、隣接する防護タイル間は電
気的に絶縁状態におかれていた。
号公報、ある′いは、実顆昭６０−１４２８７７号明細
書に記載のように、プラズマに面する防護タイルは絶縁
体、または、半導体材料であって、これが金属基板に接
合されるか、または、黒鉛などの導電性材料が絶縁層を
介して金属基板に接合または機械的に締結された構造と
なっており、これらの防護タイルは金属基板と電気的に
導通状態であるか、または、隣接する防護タイル間は電
気的に絶縁状態におかれていた。
上記従来技術による核融合炉壁では、防護タイルの真空
脱ガスを行う場合、真空容器の加熱により輻射を利用し
て間接的に炉壁を加熱する方法、冷却基板内に設けられ
た冷却チャンネル内に加熱媒体１例えば、高温のガスを
循環させる方法、または、炉心部にプラズマを形成して
から閉じ込め磁場を変化させプラズマのエネルギを炉壁
面に与えて炉壁を加熱する方法などがとられていた。し
かし間接的加熱法では大きな熱容量をもつ真空容器全体
を加熱する必要があり、加熱に長時間、かつ、大電力を
必要とする欠点があった。冷却チャンネル内に高温ガス
を循環させる方法は効果的ではあるが冷却基板に苛酷な
温度サイクルを与えることになり、また、到達温度も限
られている。プラズマ自体による加熱法は加熱時間が数
十ｍｓと短かく、プラズマエネルギの入射領域を自由に
制御することは困難であった。
脱ガスを行う場合、真空容器の加熱により輻射を利用し
て間接的に炉壁を加熱する方法、冷却基板内に設けられ
た冷却チャンネル内に加熱媒体１例えば、高温のガスを
循環させる方法、または、炉心部にプラズマを形成して
から閉じ込め磁場を変化させプラズマのエネルギを炉壁
面に与えて炉壁を加熱する方法などがとられていた。し
かし間接的加熱法では大きな熱容量をもつ真空容器全体
を加熱する必要があり、加熱に長時間、かつ、大電力を
必要とする欠点があった。冷却チャンネル内に高温ガス
を循環させる方法は効果的ではあるが冷却基板に苛酷な
温度サイクルを与えることになり、また、到達温度も限
られている。プラズマ自体による加熱法は加熱時間が数
十ｍｓと短かく、プラズマエネルギの入射領域を自由に
制御することは困難であった。
本発明の特徴は、こうした炉壁を効率よく加熱して、脱
ガスを行うことにある。
ガスを行うことにある。
上記目的は、冷却基板と電気的に絶縁され、−方、相互
に電気的に接続された複数個の防護タイルに直接通電・
加熱を行うことにより達成される。
に電気的に接続された複数個の防護タイルに直接通電・
加熱を行うことにより達成される。
第２図は磁場閉じ込め型核融合炉の断面構造を示す模式
図である。本発明の炉壁１は真空容器２とプラズマ３の
間に設置され、真空容器２をプラズマ３から流入する熱
負荷、及び、 負荷から防護するためのものである。
図である。本発明の炉壁１は真空容器２とプラズマ３の
間に設置され、真空容器２をプラズマ３から流入する熱
負荷、及び、 負荷から防護するためのものである。
プラズマ３はトロイダルコイル４．ポロイダルコイル５
およびプラズマ電流により誘起される平衡磁場によりト
ーラス状に形成される。従って、炉壁１はトーラスの内
側の真空壁と外側の真空壁を防護する二部分に分割され
るのが一般的である。炉壁のプラズマに面する側は防護
タイル６で覆われており、一方、真空容器２の側には防
護タイル６との間の熱接触を図るための中間材７を介し
て冷却基板８が置かれ、プラズマから防護壁面に流入す
る熱の除去が行われる。炉壁面上の防護タイルは、順次
、電気的に接続され、炉壁の端面に設けられた電流端子
９に接続されて抵抗回路を形成する。このような防護タ
イルよりなる回路に接続されたリード線１０に電力を供
給することにより、防護壁の加熱を行い、防護壁表面の
効率良い脱ガスが行える。
およびプラズマ電流により誘起される平衡磁場によりト
ーラス状に形成される。従って、炉壁１はトーラスの内
側の真空壁と外側の真空壁を防護する二部分に分割され
るのが一般的である。炉壁のプラズマに面する側は防護
タイル６で覆われており、一方、真空容器２の側には防
護タイル６との間の熱接触を図るための中間材７を介し
て冷却基板８が置かれ、プラズマから防護壁面に流入す
る熱の除去が行われる。炉壁面上の防護タイルは、順次
、電気的に接続され、炉壁の端面に設けられた電流端子
９に接続されて抵抗回路を形成する。このような防護タ
イルよりなる回路に接続されたリード線１０に電力を供
給することにより、防護壁の加熱を行い、防護壁表面の
効率良い脱ガスが行える。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。防護
タイル６は冷却チャネル１１をもつ冷却基板８上に熱伝
導性の良好な中間材７を介して冶金的、あるいは、機械
的方法により締結される。
タイル６は冷却チャネル１１をもつ冷却基板８上に熱伝
導性の良好な中間材７を介して冶金的、あるいは、機械
的方法により締結される。
中間材は、応力緩和性に優れた炭素繊維強化銅（または
アルミニウム）材、モリブデン、バナジウム、あるいは
、チタンおよびそれらを基体とする合金、銅、タングス
テン、または、黒鉛製の繊維で造られたフェルト、また
は、繊布が適している。防護タイル６は黒鉛、ＴｉＣ，
ＳｉＣおよびそれらの複合材、あるいは、金属ベリリウ
ムよりなる防護材１３と冷却基板８側に置かれた電気的
絶縁１ｆＨ４で構成される。電気的絶縁層は熱伝導性に
優れたダイヤモンド、ＳｉＣまたはＢＮ。
アルミニウム）材、モリブデン、バナジウム、あるいは
、チタンおよびそれらを基体とする合金、銅、タングス
テン、または、黒鉛製の繊維で造られたフェルト、また
は、繊布が適している。防護タイル６は黒鉛、ＴｉＣ，
ＳｉＣおよびそれらの複合材、あるいは、金属ベリリウ
ムよりなる防護材１３と冷却基板８側に置かれた電気的
絶縁１ｆＨ４で構成される。電気的絶縁層は熱伝導性に
優れたダイヤモンド、ＳｉＣまたはＢＮ。
ＡＱＮ、５ｉａＮ＋などが適しており、特に、気相合成
法で形成されたダイヤモンド膜、１〜２重量％のＢｅＯ
を含有するＳｉＣ焼結体が望ましい。
法で形成されたダイヤモンド膜、１〜２重量％のＢｅＯ
を含有するＳｉＣ焼結体が望ましい。
ＳｉＣ，ＢＮ、ＡＱＮなどの絶縁層の形成は、原料粉を
防護材１３として使用する黒鉛、または、セラミックス
材上に直接、加圧（または常圧）焼結法により形成する
ことにより、接合界面における熱接触抵抗値の小さい積
層型防護タイル６を実現することができる。防護タイル
６の側面の底面と成す角度は３０’〜８０°とし、防護
タイルの基底部の断面が台形となるように加工しである
。
防護材１３として使用する黒鉛、または、セラミックス
材上に直接、加圧（または常圧）焼結法により形成する
ことにより、接合界面における熱接触抵抗値の小さい積
層型防護タイル６を実現することができる。防護タイル
６の側面の底面と成す角度は３０’〜８０°とし、防護
タイルの基底部の断面が台形となるように加工しである
。
隣接する防護壁タイル間の間隙には、楔形断面をもつ楔
形接続子１２を、防護タイルの側面と密着するように挿
入し、隣接防護タイル間の電気的接触を図る。楔形接続
子のプラズマに面する側は黒鉛などの電気的良導体で、
一方、冷却基板側は絶縁層１４で形成した二層構造とす
ることにより、防護材１３と冷却基板８との絶縁を図っ
ている。
形接続子１２を、防護タイルの側面と密着するように挿
入し、隣接防護タイル間の電気的接触を図る。楔形接続
子のプラズマに面する側は黒鉛などの電気的良導体で、
一方、冷却基板側は絶縁層１４で形成した二層構造とす
ることにより、防護材１３と冷却基板８との絶縁を図っ
ている。
相互に結合された防護タイル６の列の終端部に位置する
防護タイル６の側面には接続端子９が接続され、防護タ
イルの通電加熱用端子として使用される。防護タイルは
通電加熱により、特に、板面方向に膨張し、防護壁間の
間隔は温度上昇と共に減少する。楔形接続子１２と防護
タイル６の接触面を、例えば、黒鉛のような摩擦係数の
小さい材料で構成しておくことにより、防護タイル１２
の熱膨張と共に楔形接続子１２が第２図の上方、すなわ
ち、プラズマ側に押し上げられることにより、防護タイ
ル６の熱膨張を吸収することが出来る。
防護タイル６の側面には接続端子９が接続され、防護タ
イルの通電加熱用端子として使用される。防護タイルは
通電加熱により、特に、板面方向に膨張し、防護壁間の
間隔は温度上昇と共に減少する。楔形接続子１２と防護
タイル６の接触面を、例えば、黒鉛のような摩擦係数の
小さい材料で構成しておくことにより、防護タイル１２
の熱膨張と共に楔形接続子１２が第２図の上方、すなわ
ち、プラズマ側に押し上げられることにより、防護タイ
ル６の熱膨張を吸収することが出来る。
その場合、楔形接続子１２の冷却基板８への取り付は方
法は、スプリングを介した機械的締結法が望ましい。楔
形接続子１２は防護タイル６の防護材１３を相互に電気
的に接続させるだけでなく、防護タイル６が破断したり
、冶金的締結部分が剥離した場合に防護タイルの冷却基
板８からの脱落を防止する効果をもち、炉壁の信頼性の
向上に役立つ。なお１本実施例では防護タイル６の形状
として長方形の基底面をもつ場合を示したが、他の形状
、例えば、三角形、あるいは、六角形でも同様の目的が
達せられる。また、隣接する防護タイル６間に楔形接続
子１２を設置する位置は、防護材１３に誘起される誘導
電流により生じる電磁力が許容レベル以下になるように
決めることが望ましい。図中１５はスリット。
法は、スプリングを介した機械的締結法が望ましい。楔
形接続子１２は防護タイル６の防護材１３を相互に電気
的に接続させるだけでなく、防護タイル６が破断したり
、冶金的締結部分が剥離した場合に防護タイルの冷却基
板８からの脱落を防止する効果をもち、炉壁の信頼性の
向上に役立つ。なお１本実施例では防護タイル６の形状
として長方形の基底面をもつ場合を示したが、他の形状
、例えば、三角形、あるいは、六角形でも同様の目的が
達せられる。また、隣接する防護タイル６間に楔形接続
子１２を設置する位置は、防護材１３に誘起される誘導
電流により生じる電磁力が許容レベル以下になるように
決めることが望ましい。図中１５はスリット。
本発明を適用した実施例２において、防護材１３として
比抵抗１０−３Ω・口、基底面寸法１０■Ｘ１０ａ＋＋
、厚さ１０の黒鉛材を用いると、−枚の防護タイルの両
端で図った電気抵抗は１０−３Ωであった。各防護タイ
ルに３００人の通電を十時間行ったところ炉壁全体の温
度を６００℃まで上昇させることが出来た。この場合、
加熱した防護タイルは総数二号枚で、加熱に使用した電
源容量は２０００ＫＷであった。
比抵抗１０−３Ω・口、基底面寸法１０■Ｘ１０ａ＋＋
、厚さ１０の黒鉛材を用いると、−枚の防護タイルの両
端で図った電気抵抗は１０−３Ωであった。各防護タイ
ルに３００人の通電を十時間行ったところ炉壁全体の温
度を６００℃まで上昇させることが出来た。この場合、
加熱した防護タイルは総数二号枚で、加熱に使用した電
源容量は２０００ＫＷであった。
第３図は本発明の他の実施例を示す。防護タイル６は炭
素繊維強化炭素材、炭素繊維強化セラミックス材、また
は、金属ベリリウムで形成されている。防護タイル６は
冷却基板８に対して絶縁層１４と中間材７を介して冶金
的、あるいは、機械的に締結されている。防護タイル６
にはスリット１５が切り込まれており、両端に設けた接
続端子９にリード線１０を接続して全体として抵抗回路
を形成する。このような防護板６に交流、又は、直流電
流を流すことにより、防護タイル６の脱ガスを効率良く
行うことが出来る。
素繊維強化炭素材、炭素繊維強化セラミックス材、また
は、金属ベリリウムで形成されている。防護タイル６は
冷却基板８に対して絶縁層１４と中間材７を介して冶金
的、あるいは、機械的に締結されている。防護タイル６
にはスリット１５が切り込まれており、両端に設けた接
続端子９にリード線１０を接続して全体として抵抗回路
を形成する。このような防護板６に交流、又は、直流電
流を流すことにより、防護タイル６の脱ガスを効率良く
行うことが出来る。
本実施例によれば、加熱温度の調整は防護タイルに対す
る通電量によって容易に制御できるので、炉運転中の壁
面温度を最適制御することにより、プラズマと炉壁間の
水素燃料粘子の吸収・再放出過程を能動的に制御するこ
とができる。
る通電量によって容易に制御できるので、炉運転中の壁
面温度を最適制御することにより、プラズマと炉壁間の
水素燃料粘子の吸収・再放出過程を能動的に制御するこ
とができる。
本発明によれば、核融合炉の起動前および稼動中におけ
る任意の時点で、最も温度を高めて脱ガス処理を行う必
要のある防護タイルの直接的加熱を行うことができる。
る任意の時点で、最も温度を高めて脱ガス処理を行う必
要のある防護タイルの直接的加熱を行うことができる。
第１図は本発明の一実施例の核融合炉壁の詳細な構造図
、第２図は本発明の一実施例の核融合炉壁をもつ磁場閉
じ込め型核融合炉の回転対称軸を含む縦断面図、第３図
は本発明の他の実施例の核融合炉壁の詳細図を示す。 １・・・炉壁、２・・・真空容器、４・・・トロイダル
コイル５・・・ポロイダルコイル、６・・・防護タイル
、７・・・中間材、８・・・冷却基板。
、第２図は本発明の一実施例の核融合炉壁をもつ磁場閉
じ込め型核融合炉の回転対称軸を含む縦断面図、第３図
は本発明の他の実施例の核融合炉壁の詳細図を示す。 １・・・炉壁、２・・・真空容器、４・・・トロイダル
コイル５・・・ポロイダルコイル、６・・・防護タイル
、７・・・中間材、８・・・冷却基板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、プラズマ粒子の封入用の真空容器、前記真空容器の
外周に配置された磁場発生用コイル及び前記真空容器の
前記プラズマ粒子に対向する炉壁を備えたものにおいて
、 前記炉壁は前記プラズマ粒子に対向する導電性防護材層
が電気的絶縁層を介して冷却基板に接合された積層構造
をなすことを特徴とする核融合炉壁。 ２、前記導電性防護材層は電気的に接続された一組以上
の抵抗回路を形成し、前記抵抗回路の両端には電圧印加
用の接続端子を設けたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の核融合炉壁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62261579A JP2569078B2 (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 核融合炉の炉壁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62261579A JP2569078B2 (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 核融合炉の炉壁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01105190A true JPH01105190A (ja) | 1989-04-21 |
| JP2569078B2 JP2569078B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=17363878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62261579A Expired - Lifetime JP2569078B2 (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 核融合炉の炉壁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569078B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01250892A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-05 | Japan Atom Energy Res Inst | 核融合装置の第一壁 |
| JP2013191566A (ja) * | 2003-04-16 | 2013-09-26 | Mks Instruments Inc | トロイダル低電場反応性気体および誘電真空槽を有するプラズマ源 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6251299U (ja) * | 1985-09-20 | 1987-03-30 |
-
1987
- 1987-10-19 JP JP62261579A patent/JP2569078B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6251299U (ja) * | 1985-09-20 | 1987-03-30 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01250892A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-05 | Japan Atom Energy Res Inst | 核融合装置の第一壁 |
| JP2013191566A (ja) * | 2003-04-16 | 2013-09-26 | Mks Instruments Inc | トロイダル低電場反応性気体および誘電真空槽を有するプラズマ源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2569078B2 (ja) | 1997-01-08 |
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