JPH01110290A - 水素ペレット入射装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、核融合プラズマ実験装置のプラズマ粒子密
度を制御するために使用するものであって、水素ガスを
冷却固化して水素ペレットを生成し、それを超高速でプ
ラズマ中に入射する水素ペレット入射装置に関するもの
である。

（従来技術） 核融合炉の開発において、プラズマ粒子を制御するため
に水素ペレットをプラズマ中に入射するための装置の開
発が盛んに行なわれている。従来の水素ペレットの発射
装置は、ペレットキャリアディスクに単一のペレット生
成孔を形成し、このベレット生成孔中で水素ペレットを
生成させた後、ペレットキャリアディスクを１８０°回
転させてペレット生成孔を発射用高圧ガス導入管および
銃身に対向させ、高速電磁弁を瞬時に開閉させて水素ペ
レットを発射させるようにしている。

また上記プラズマ粒子の制御のために、複数個の水素ペ
レットをわずかな時間差で順次発射させることも要求さ
れている。このための装置としては、上記装置を利用し
てペレットキャリアディスクに複数個のペレット生成孔
を形成し、それぞれのペレット生成孔に水素ペレットを
生成させた後、ペレットキャリアディスクを回転させて
ペレット生成孔をそれぞれ発射用高圧ガス導入管および
銃身に対向させ、高速電磁弁をわずかな時間差で開閉さ
せて水素ペレットを発射させるようにすることが考えら
れる。

上記構成の場合、１枚のペレットキャリアディスクに複
数個のペレット生成孔を形成させるために、各ペレット
生成孔中の水素をいかに効率よく冷却させるかがとくに
問題となる。

（発明の目的） この発明は、このような従来の課題の解決のためになさ
れたものであり、第１および第２のクライオヘッドによ
りペレットキャリアディスクを効率よく冷却することが
できる水素ペレット入射装置を提供するものである。

（発明の構成） この発明は、内部が真空に保持されるケーシング内に第
１のクライオヘッド、第２のクライオヘッドおよびペレ
ットキャリアディスクが配置され、上記ペレットキャリ
アディスクを極低温に冷却する冷却手段と、水素ペレッ
ト用の水素ガスを供給する水素ガス供給手段と、水素ペ
レットを発射する高圧ガス供給手段とを有し、このペレ
ットキャリアディスクには貫通孔からなる第１のペレッ
ト生成孔が形成され、かつペレットキャリアディスクは
ケーシング外の作動手段によって回転可能に構成され、
第１のクライオヘッドは上記ベレットキャリアディスク
の一方の面に対向して配置され、水素ガスを第１のペレ
ット生成孔に供給する第２のベレット生成孔および第１
のペレット生成孔に高圧ガスを噴射して水素ペレットを
発射させるペレット発射孔とが形成されてなり、第２の
クライオヘッドは上記ペレットキャリアディスクの他方
の面に対向して配置され、かつ上記水素ペレット生成時
に第２のペレット生成孔を塞ぐ盲栓と、発射された水素
ペレットを加速する銃身とが具備されてなり、第１のク
ライオヘッドまたは第２のクライオヘッドのいずれか一
方は上記ケーシングに固定され、第１のクライオヘッド
および第２のクライオヘッドは熱伝導率の高い材料で構
成され、第１のクライオヘッドと第２のクライオヘッド
とをペレットキャリアディスクに対して圧着させる駆動
手段が設けられ、この駆動手段は一端部が第１のクライ
オヘッドに固定されて第２のクライオヘッドを貫通する
中心軸の他端部に結合され、第１のクライオヘッドおよ
び第２のクライオヘッドをペレットキャリアディスクに
対して圧着するように構成されているものである。

上記駆動手段は流体シリンダおよびこの流体シリンダに
ト記ケーシング外から高圧流体を供給する高圧流体供給
手段により構成することができる。

また上記駆動手段は、電磁石とこれに吸着される吸着体
とが相対向して配置されるとともに、一方がｔ記中心軸
に、他方が第２のクライオヘッドに結合され、上記電磁
石に対する通電により第１のクライオヘッドおよび第２
のクライオヘッドがペレットキャリアディスクに圧着さ
れるように構成してもよい。

また上記駆動手段は、上記中心軸の端部に螺着されたス
ラスト軸受カラーと、このスラスト軸受カラーを回転可
能に保持する保持体と、スラスト軸受カラーを回転させ
るモータとを有し、上記保持体が第２のクライオヘッド
に結合され、上記スラスト軸受カラーの回転により第１
のクライオヘッドおよび第２のクライオヘッドがペレッ
トキャリアディスクに圧着されるように構成してもよい
。

さらに上記駆動手段は、上記中心軸の端部と第２のクラ
イオヘッドとの間に配置された形状記憶合金からなるス
プリングとこのスプリングに対する加熱手段および冷却
手段とからなり、上記加熱手段による加熱によりスプリ
ングの変形力を利用して第１のクライオヘッドおよび第
２のクライオヘッドがペレットキャリアディスクに圧着
されるように構成してもよい。

上記構成では、駆動手段によって第１のクライオヘッド
と第２のクライオヘッドとがペレットキャリアディスク
に圧着されることにより効率よく冷却がなされ、またこ
の駆動手段は第１のクライオヘッドに結合された中心軸
に対して取付けられているために、圧着力がケーシング
に及ぶことがなく、このため装置の構成を簡単にするこ
とができるとともに、駆動手段をケーシングに対して結
合させる必要がないために、それによる熱の逃げもなく
、この面でも冷却効率の向上を図ることかできる。

（実施例） 第１図において、装置本体のケーシングは主ケ一　〇　
− 一シング１０とその両側に配置された入口側ケーシング
６０と出口側ケーシング４０とからなっている。この主
ケーシング１０の一方のフランジ１６にはフランジ６２
を介して入口側ケーシング６０のフランジ６０ａが接続
され、他方の７ランジ１６にはフランジ６３を介して出
口側ケーシング４０のフランジ４０ａが接続されている
。また入口側ケーシング６０の他端部にはカバー６０ｃ
が、出口側ケーシング４０の他端部にはカバー４０ｃが
それぞれ取付けられている。

出口側ケーシング４０内には測定板４６が配置され、後
述の銃身７を通して矢印Ｐに示すように発射された水素
ペレットをこの測定板４６に対して衝突させるようにし
ている。またカバー４０Ｇには覗き窓４５が設けられ、
ここから水素ペレットが測定板４６に衝突した状態を観
察するようにしている。

なお、出口側ケーシング４０には、カバー４０Ｃの代り
に本来は核融合プラズマ実験装置が接続されるが、この
装置では核融合プラズマ実験装置の代りに測定板４６を
用いている。

本体ケーシング１０の内部には、シールドケーシング４
が配置され、このシールドケーシング４の両側にはシー
ルドカバー４１およびシールドカバー４２がそれぞれ取
付けられ、シールドカバー４２の中央部には外方に突出
するシールドケーシング４３およびその端部のシールド
カバー４４が取付けられている。

またシールドカバー４２には、上記シールドケーシング
４３の外周部を囲むべ１コーズ４７がフランジ４７ａを
介して接続され、ベローズ４７の他方の７ランジ４７ｂ
は上記７ランジ６３に接続されている。シールドカバー
４１および４２はそれぞれ図示しない結合部材によって
上記主ケーシング１０に結合され、これによってシール
ドケーシング４が主ケーシング１０内の所定の位置に固
定されている。

このシールドケーシング４の内部には、第１のクライオ
ヘッド１と第２のクライオヘッド２とが相対向して配置
されるとともに、これらの間にペレソトキャリアディス
ク３が介在されている。第１のクライオヘッド１は第２
のクライオヘッド２より外径が大きく形成され、その外
周部には第２のクライオヘッド２を囲む取付はリング１
３を介して筒形のベローズ１６の一方の７ランジ１４が
接続され、このベローズ１６の他方の７ランジ１５は上
記シールドカバー４２に結合されている。

これによってベローズ１６の内部および出口側ケーシン
グ４０の内部の室１００とその外側で主ケーシング１０
の内部の室２００との２つの室に区画され、各室１００
および２００はそれぞれ図示しない真空排気手段により
真空に排気されるようにしている。

また第１のクライオヘッド１および取付はリング１３は
、連結ボルト６５によってシールドケーシング４に結合
されている。図面では連結ボルト６５は周方向の１箇所
のみを示しているが、周方向に複数箇所設けられ、これ
によってクライオヘッド１をシールドケーシング４内の
所定の位置に固定させている。

第２図に示すように、第１のクライオヘッド１、第２の
クライオヘッド２およびベレットキャリアディスク３に
はそれぞれ中央部に貫通穴が形成され、この貫通穴を貫
通する中空の外軸９０が第１のクライオヘッド１に取付
けられている。ベレットキャリアディスク３の中心部に
はスリーブ９２が取付けられ、このスリーブ９２が上記
外軸９０と第１のクライオヘッド１との間に介在される
とともに、このスリーブ９′２と外軸９０との間にベア
リング９４が介在されることによりベレットキャリアデ
ィスク３が外軸９０に対して回転可能に取付けられてい
る。

また第２のクライオヘッド２と外輪９０との間にはスリ
ーブ９３が介在され、このスリーブ９３と外軸９０との
間にもベアリング９４が介在されて第２のクライオヘッ
ド２が外輪９０に対して軸方向に移動可能に取付けられ
ている。さらに外輪９０の一方の端部には、端部フラン
ジ９１が外軸９０とともにボルト９０ａによって第１の
クライオヘッド１に固定され、この端部フランジ９１に
一端部が結合された中心軸９が外軸９０中を貫通して他
方の側に突出している。

上記中心軸９の他端部にはその外周のねじに螺着して端
部フランジ８４が取付けられ、この端部フランジ８４に
対して圧力室８を構成する部材がボルト８４ａによって
結合され、この圧力室８を構成する部材中を上記中心軸
９が貫通している。

上記圧力室８は、大径および小径の一対の筒形のベロー
ズ８３と、それらの両端部の端板８１，８２とに囲まれ
た環状の９間によって形成されている。また端板８２に
はヘリウムガス導入管７６が接続され、これを通して圧
力室８中にヘリウムガスを加圧供給し、端板８１を第２
のクライオヘッド２の方向に移動させるようにしている
。

上記ヘリウムガス導入管７６は、出口側ケーシング４０
のノズル７６ａからケーシング外に導出され、図示しな
いヘリウムガス供給設備に接続されている。

上記第２のクライオヘッド２には、上記中心軸９を囲む
筒形のスペーサ８０が結合され、このスペーサ８０の他
端部は上記端板８１に近接して対向し、端板８１からの
押圧力を第２のクライオヘッド２に断熱状態で伝達する
ようにしている。

上記第１のクライオヘッド１は、第２図および第４図〜
第６図に示すように構成されている。づなわち、クライ
オヘッド１は無酸素銅などの熱伝導の良好な材料からな
る板状体で構成され、この板状体を貫通して円周方向に
複数個（この実施例では６個）のアダプタ５が取付けら
れ、このアダプタ５は熱伝導痕の低いステンレス鋼やセ
ラミックスなどの材料から構成されている。また第１の
クライオヘッド１の一方の面にはうす巻き状に四部が形
成されてそこに冷却用の塞材導入管７７が配置されてい
る。

また第１のクライオヘッド１の中心部には、環状に突出
する突出部が形成され、その先端面はペレットキャリア
ディスク３に面接触する冷却面３９が形成されている。

上記アダプタ５にはそれぞれ一対の貫通穴からなるペレ
ット発射孔５１およびペレット生成孔（第２のペレット
生成孔）５２が同一円周軌跡上に形成されている。そし
て各ベレット発射孔５１に対向して高圧ガス導入管２０
がそれぞれ取付けられ、またペレット生成孔５２に対向
して水素ガス導入管３０が取付けられている。

上記高圧ガス導入管２０は、入口側ケーシング６０のノ
ズル２８を通してケーシング外に導出され、高速電磁弁
２９を介して図示しない高圧ガス供給設備に接続されて
いる。この高速電磁弁２９も各高圧ガス導入管２０に対
応して複数個（この実施例では６個）設けられ、これら
はわずかな時間差で順次高速で作動するようにしている
。

また水素ガス導入管３０は、フレキシブルチューブ３１
、分配管３２および水素ガス導入管３４を介してケーシ
ング外の図示しない水素ガス供給および排気設備に接続
されている。上記水素ガス供給管３４は、上記シールド
ケーシング４の外周面に螺旋状に巻付けられてろう付け
などの手段により固着されている。またシールドケーシ
ング４の外周部には、上記水素ガス供給管３４の間に、
液体窒素や液体ヘリウムなどの塞材を導入する塞材導入
管７８が同様の螺旋配置で巻付けられ、上記、同様にろ
う付けなどの手段により固着されている。そしてこれら
の管３４と７８とは熱の授受がなされるように互いに近
接または接触して交互に配置されている。

また第２のクライオヘッド２も第１のクライオヘッド１
と同様の材料で構成され、かつアダプタ５に対向する部
分にはアダプタ５６およびアダプタ６１がそれぞれナツ
ト５１ａおよび６１ａで締付けられて取付けられ、上記
アダプタ５６中には銃身７の一端部が貫通して取付けら
れ、アダプタ６１は白枠を構成するものであり、その端
面が平坦な円柱体で構成されている。このアダプタ５６
は熱伝導率の低いステンレス鋼などの材料から構成され
ている。

また第２のクライオヘッド２の一方の面には、上記第１
のクライオヘッド１と同様に冷却用の塞材導入管７７が
配置されている。この塞材導入管７７にはケーシング外
の液体ヘリウム供給設備から液体ヘリウムが供給され、
第１および第２のクライオヘッド１および２を冷却した
後、ケーシング外に排出されるようにしている。

また第２のクライオヘッド２の中心部には、環状に突出
する突出部が形成され、その先端面はペレットキャリア
ディスク３に面接触する冷却面３９が形成され、上記第
１のクライオヘッド１の冷却面３９とによってペレット
キャリアディスク３を挟み付けて冷却を行なうようにし
ている。

上記アダプタ５および５６の材料としては、ステンレス
鋼やセラミックス以外であっても低温における熱伝導率
の低い材料であればよい。

上記ペレットキャリアディスク３は、第７図に示すよう
に構成されている。すなわち、ペレットキャリアディス
ク３はステンレス鋼の薄板（０゜５〜４ｍｍ程度）の円
板で構成され、外周部に達するスリット３５が放射状に
形成されることにより周方向に６個の三角形状の領域と
、互いに反対方向に突出する一対の回転アーム３８とが
形成されている。そしてこの三角形状の領域にはそれぞ
れ後述のペレット生成孔（第１のペレット生成孔）５３
が形成されている。

またこれらの領域より内側の領域（破線３９ａより内側
の環状の領域）に上記Ｍ１および第２のクライオヘッド
１．２の冷却面３９が圧着される環状の領域が形成され
ている。

上記スリット３５を形成することにより、ペレット生成
孔５３の形成された領域を互いに切離したのは、これに
よって各領域が自由に撓むことができるようにして、ペ
レット生成孔５３の周囲に圧着されるパツキン３３が良
好に密着するようにするためである。また上記領域を互
いに切離すことにより、この領域間の熱の伝達を妨げる
効果もある。すなわち、後述のように、水素ペレットの
発射により１つのペレット生成孔５３に熱が発生した場
合、この熱のペレットキャリアディスク３′中の伝達系
路は破線３９ａより内側の領域を通ることになり、この
領域には冷却面３９が圧着されているために熱が吸収さ
れ、隣接するペレット生成孔５３に熱が伝達されるのが
阻止される。

上記回転アーム３８には操作ワイヤ３６が接続され、こ
の操作ワイヤ３８はケーシング外に導出されて図示しな
い作動手段に接続されている。そしてこの操作ワイヤ３
６のいずれかを引くことによりペレットキャリアディス
ク３を所定量回転させるようにしている。この回転量を
唄制するために図示しないストッパが設けられ、このス
トッパに回転アーム３８が当接することにより回転量が
正確に制御されるようにしている。

第８図はベレットキャリアディスク３の別の実施例を示
し、基本的構成は上記同様であるが、三角形状の領域の
基部側の約半分の領域３７は板厚が薄く形成されている
。このように板厚の薄い領域３７を形成すると、各領域
を互いに自由に撓ませてペレット生成孔５３の周囲に圧
着されるパツキン３３を良好に密着させるという上記効
果をよりよく達成させることができる。

上記ベレットキャリアディスク３に形成されたペレット
生成孔５３は、第３図に示すように、第１のクライオヘ
ッド１に形成されたペレット発射孔５１および中心孔５
４に対向する位置に形成されており、ベレットキャリア
ディスク３を回転させることによりペレット生成孔５３
がペレット生成孔５２にも対向するようにしている。こ
のペレット生成孔５３が銃身７の中心孔５４に対向する
ことにより高圧ガス導入管２０と銃身７の中心孔５４と
を連通させ、またアダプタ６１と対向することによりペ
レット生成孔５３が閉鎖されるようにしている。

またアダプタ５，５６および６１の各端面には、ベレッ
トキャリアディスク３のペレット生成孔５３の周囲の両
面に圧着されるようにパツキン３３が取付けられて、ペ
レット生成孔５３に供給された水素ガスが漏洩しないよ
うにし、また高圧ガス導入管２０を通して導入される高
圧ガスが室２００に漏洩しないようにしている。さらに
第１のクライオヘッド１と第２のクライオヘッド２との
相対向する面には突出部が形成されて、その先端面にベ
レットキャリアディスク３に圧着される冷却面３９が形
成されている。

第９図は駆動手段の別の例を示し、中心軸９の端部付近
にはストッパ９ａが設けられるとともにアーマチャ（吸
着体）８７が外嵌されてナツト８８により締付けられて
いる。またスペーサ８０ａが第２のクライオヘッド２に
取付けられ、スペーサ８０ａの他端部にはコイル８６ａ
を備えた電磁石８６が取付けられ、この電磁石８６とこ
れに吸着される吸着体８７とが相対向して配置されてい
る。

この構成では、吸着体８７は中心軸９に固定されている
ので、上記コイル８６ａに対する通電により電磁石８６
が吸着体８７に吸着され、この吸着力により電磁石８６
がスペーサ８０ａを介して第２のクライオヘッド２に図
面の左方向の押圧力を作用させ、これによって第１のク
ライオヘッド１および第２のクライオヘッド２をペレッ
トキャリアディスク３０両面に圧着させるようにしてい
る。

第１０図は駆動手段のさらに別の例を示し、中心軸９の
端部外周にはスラスト軸受カラー９７８が螺着され、こ
のスラスト軸受カラー９７８は軸継手９６によってモー
タ９５の回転軸９５ａと同相に連結されている。この継
手９６は回転軸９５ａに対しては固定され、スラスト軸
受カラー９７ａに対しては回転力のみ伝達し、軸方向に
は相対的に移動可能に連結されている。またスペーサ８
０の一端部は第２のクライオヘッド２に結合され、他端
部のフランジ８０ａにはスペーサ９８およびカバー９９
が順次結合されて保持体が形成されている。そしてこの
保持体によってスラスト軸受カラー９７８がベアリング
９７を介して回転可能に保持されている。

この構成では、モータ９５により回転軸９５ａを介して
スラスト軸受カラー９７８を回転させると、スラスト軸
受カラー９７ａは中心軸９の外周のねじに沿って前進し
、ベアリング９７およびスペーサ８０を介して第２のク
ライオヘッド２を押圧し、第１のクライオヘッド１およ
び第２のクライオヘッド２をペレットキャリアディスク
３の両面に圧着される。

第１１図は駆動手段のさらに別の例を示し、中心軸９の
端部に取付けられた端部フランジ８４と第２のクライオ
ヘッド２に取付けられたスペーサ８０との間には断熱ス
ペーサ７１を介して形状記憶合金からなるスプリング７
２が配置されている。

そしてこのスプリング７２には、銅合金などからなる蓄
熱体７３に加熱コイル（ヒータ）７４が巻付られてなる
加熱手段が接続され、さらに蓄熱体７３にストップ弁７
５ａを有する冷却管７５が巻付けられてなる冷却手段も
接続されている。

この構成では、上記加熱手段による加熱によりスプリン
グ７２が伸張し、スペーサ８０を介して第２のクライオ
ヘッド２を押圧することにより第１のクライオヘッド１
および第２のクライオヘッド２をペレットキャリアディ
スク３の両面に圧着されるようにしている。また上記加
熱を停止するとともに、ストップ弁７５ａの操作により
スプリング７２を冷却することにより上記押圧力を解除
するようにしている。

第１２図は駆動手段のさらに別の例を示し、中６軸９の
端部の押圧力発生部の構成は第２図に示すものと同一で
あるが、この構成では第１のクライオヘッド１を移動可
能にし、第２のクライオヘッド２を固定させた点が異な
っている。すなわち、第１のクライオヘッド１とシール
ドケーシング４のシールドカバー４２との間に７ランジ
２６．２７を介してベローズ２５が取付けられ、また第
２のクライオヘッド２とシールドカバー４２との間には
円筒形の支柱２２がその両端部のフランジ２３．２４に
よって結合されている。

この構成では、圧力室８内の加圧により第１のクライオ
ヘッド１が移動することによって、ペレットキャリアデ
ィスク３に第１のクライオヘッド１および第２のクライ
オヘッド２が圧着されることになる。

つぎにこの装置の作用を説明する。まず室１００内およ
び室２００内を真空排気設備により真空引きした後、塞
材導入管７７および７８にそれぞれ別の供給設備から塞
材（例えば液体窒素）を供給することにより、シールド
ケーシング４の内部および第１および第２のクライオヘ
ッド１および２を冷却する。第１および第２のクライオ
ヘッド１および２を塞材の液体温度近くまで冷却した後
、塞材の供給を停止し、ヘリウムガスを導入することに
より塞材導入管７７および７８内の塞材をパージし、つ
いで液体ヘリウムを供給することにより第１および第２
のクライオヘッド１．２を極低温まで十分に冷却する。

一方、図示しない作動手段により作動ワイヤ３６を介し
てペレットキャリアディスク３を回転させて、ペレット
生成孔５３を第１のクライオヘッド１のペレット生成孔
５２に対向させる。この状態でペレット生成孔５３は第
２のクライオヘッド２のアダプタ（盲栓）６１にも対向
することになる。

そして図示しないヘリウムガス供給設備からヘリウムガ
ス導入管７６を通して圧力室８に高圧のヘリウムガスを
供給する。端板８２は中心軸９を介して第１のクライオ
ヘッド１に固定されているために、上記圧力室８の加圧
により端板８１が押され、スペーサ８０を介して第２の
クライオヘッド２を押圧する。これによって第２のクラ
イオヘッド２は第１のクライオヘッド１側に押され、第
１および第２のクライオヘッド１，２の冷部面３９によ
ってペレットキャリアディスク３を挟み付けて冷却する
。

第１および第２のクライオヘッド１．２は熱伝導率の高
い材料で形成され、かつ冷却面３９は限られた領域で環
状に形成され、この冷却面３９がペレットキャリアディ
スク３に対して両側から圧着されると、冷却面は完全に
密着するためにペレットキャリアディスクとの間に良好
な熱伝導度がなされ、したがってペレットキャリアディ
スクは急速に冷却される。

また同時にパツキン３３がペレット生成孔５３の周縁部
に圧着されてシールがなされ、さらにペレット生成孔５
３にはアダプタ（盲栓）６１が当接して塞がれる。

この際、ペレットキャリアディスク３は、スリット３５
によってパツキン３３が圧着される領域が互いに分離さ
れているために、各領域は自由に撓むことができ、この
ためパツキン３３によるシールが完全になされる。とく
に第８図の構成ではペレット生成孔５３が形成された領
域は、板厚の薄い領域３７によって容易に撓むようにし
ているために、完全なシールを達成させやすい。

つぎに水素ガス導入管３４、分配管３２、フレキシブル
チューブ３１を通して各水素ガス導入管３０およびペレ
ット生成孔５３にそれぞれ水素ガスを供給する。この水
素ガスは、水素ガス導入管３４を通る間にそれと隣接し
て螺旋状に配置された塞材導入管７８により冷却（予冷
）された後、分配管３２を通って各水素ガス導入管３０
（この実施例では６個）に分配、供給される。ペレット
生成孔５３中に供給された水素ガスは、その周囲が極低
温（１０°に以下）に冷却されているために、短時間で
固化し、固体水素ベレットが生成される。

上記固体水素ペレットの生成を確認した後、圧力室８中
の高圧ヘリウムガスをヘリウムガス導入管７６を通して
排出し、第１および第２のクライオヘッド１．２による
ペレットキャリアディスク３の挟み付けを解除する。そ
して作動装置によりペレットキャリアディスク３を回転
させて固体水素ベレットが充填されているペレット生成
孔５３を第１のクライオヘッド１のペレット発射孔５１
および銃身７の中心孔５４に対向させる。この回転量は
、第４図に示すように、第１のクライオヘッド１に取付
けられたアダプタ５のペレット生成孔５２からペレット
発射孔５１までの僅かな量であり、この回転によりすべ
て（６個）のペレット生成孔５３がそれぞれペレット発
射孔５１に対向するようになる。

一方、ペレット発射孔５３に対向していたペレット生成
孔５２の先端部は側方にずれるが、この先端部において
も内部の水素は冷却により固化して固体水素が生じてい
るために、水素ガスが漏洩することはない。

この状態で圧力室８中に再び高圧ヘリウムガスを導入し
、スペーサ８０を介して第２のクライオヘッド２を押圧
し、冷却面３９によりペレットキャリアディスク３を挟
み付けることにより冷却するとともに、パツキン３３を
圧着させてペレット生成孔５３の周囲をシールする。そ
して高圧電磁弁２９をわずかな時間差で順次作動させて
高圧ガス導入管２０を通して高圧ガスを導入し、このガ
スの圧力で各ペレット生成孔５３中の固体水素ペレット
を順次発射させる。

発射された水素ペレットは銃身７中で加速され、核融合
プラズマ実験装置に向って順次飛んで行く（この実施例
では測定板４６に衝突する）。

上記発射の際に、ペレット発射孔５１およびペレット生
成孔５３に高圧ガスが導入されることにより、極低温に
冷却されているペレットキャリアディスク３は加熱され
、その熱が周囲に伝達される。この熱が、つぎに発射さ
れる水素ペレットが充填された隣接のペレット生成孔５
３に急速に伝達されると、固化した水素ペレットが溶解
されるおそれがあるが、上記装置ではアダプタ５によっ
てこの熱の急速な伝達を防止している。すなわち、第１
のクライオヘッド１は熱伝導率の高い材料で構成されて
いるが、ペレット発射孔５１を有するアダプタ５は上記
のように熱伝導率の低い材料で構成されているために、
ペレット発射孔５１からの熱は急速には周囲に伝達され
ない。

また第２のクライオヘッド２もペレット生成孔５３に対
向する部分は熱伝導率の低い材料からなるアダプタ５６
が取付けられているために、ここからつぎの水素ペレッ
ト発射位置への急速な熱伝導は防止されている。

さらにペレットキャリアディスク３もベレット生成孔５
３間にはスリット３５が形成されて、熱が伝達されにく
いようになっており、またこの熱のペレットキャリアデ
ィスク３中の伝達系路は第７図に示す破線３９ａより内
側の領域を通ることになり、この領域には冷却面３９が
圧着されているために熱が吸収され、隣接するペレット
生成孔５３に熱が伝達されるのが阻止される。

なお、上記水素ペレットの発射のために導入された高圧
ガスは室１００内で真空引きされることにより、水素ペ
レットとともに核融合プラズマ実験装置に随伴しないよ
うにしている。

全ての水素ペレットの発射を完了した後、ペレットキャ
リアディスク３を元の状態に復帰させる。

すなわち、まず圧力室８内の高圧ヘリウムガスをヘリウ
ムガス導入管７６を通して排出させ、第１および第２の
クライオヘッド１．２によるペレットキャリアディスク
３の挟持を解除し、ペレットキャリアディスク３を回転
可能な状態にする。そして図示しない作動手段によりペ
レットキャリアディスク３を回転させて、ペレット生成
孔５３を第１のクライオヘッド１のペレット生成孔５２
および第２のクライオヘッド２のアダプタ（盲栓）６１
に対向させる。

この状態では、第１のクライオヘッド１のペレット生成
孔５２の先端部中には固体水素が充填されているために
、それを溶解させる必要がある。

そのため、圧力室８中に再び高圧ヘリウムガスを導入し
、スペーサ８０を介して第２のクライオヘッド２を押圧
し、冷却面３９によりペレットキャリアディスク３を挟
み付けるとともに、パツキン３３を圧着させてペレット
生成孔５３の周囲をシールする。そして液体ヘリウム導
管７７に導入していた液体ヘリウムの供給を一時的に停
止する。

これによって第１および第２のクライオヘッド１゜２は
温度上昇し、その熱によってペレット生成孔５２中の固
体水素が溶解する。

そしてこの溶解によって水素は急速に彫版するが、分配
管３２によってクツシコンの作用が果されて水素ガス導
入管３４を通して排出される。

以上の操作により水素ペレットの発射の１サイクルが終
了したので、つぎに塞材導入管７７に液体ヘリウムを供
給することにより、第１および第２のクライオヘッド１
および２を冷却する上記操作を繰返す。

なお、上記各駆動手段の構成では、第２のクライオヘッ
ド２を押圧する力は中心軸９を通して第１のクライオヘ
ッド１で受けられ、これらの間でのみ力が作用し、本体
ケーシング１０による押圧力の支持は必要ないために、
構成が簡単になるとともに、本体ケーシング１０との間
に支持部材を設けた場合に生じる熱の逃げの問題も解消
され、冷却効率のよい装置となる。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば駆動手段によっ
て第１のクライオヘッドと第２のクライオヘッドとがペ
レットキャリアディスクに圧着されることにより効率よ
く冷却がなされ、またこの駆動手段は第１のクライオヘ
ッドに結合された中心軸に対して取付けられているため
に、圧着力がケーシングに及ぶことがなく、このため装
置の構成を簡単にすることができるとともに、駆動手段
をケーシングに対して結合させる必要がないために、そ
れによる熱の逃げもなく、この面でも冷却効率の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す装置全体の縦断面図、
第２図はその中心部の拡大断面図、第３図は第２図のペ
レットキャリアディスクの部分拡大断面図、第４図は第
１のクライオヘッドの正面図、第５図はその中央縦断面
図、第６図は背面図、第７図はペレットキャリアディス
クの正面図、第８図はベレットキャリアディスクの伯の
例を示す正面図、第９図〜第１２図はそれぞれ第１およ
び第２のクライオヘッドをペレットキャリアディスクに
圧着させる駆動手段の別の例を示す縦断面図である。 １・・・第１のクライオヘッド、２・・・第２のクライ
オヘッド、３・・・ペレットキャリアディスク、４・・
・シールドケーシング、５，５６．６１・・・アダプタ
、７・・・水素ペレット発射用の銃身、８・・・圧力室
、９・・・中心軸、１０・・・本体ケーシング、７２・
・・形状配憶合金製のスプリング、８０．８０８・・・
断熱スペーサ、８６・・・電磁石、８７・・・吸着本体
、９５・・・モータ、９７ａ・・・スラスト軸受カラー
。 特許出願人　　　　　　株式会社神戸製鋼所代　理　人
　　　　　　弁理士　　小谷悦司同　　　　　　　　弁
理士　　長１）正向　　　　　　　　弁理士　　板谷康
夫第　　６　　図 第　　７　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部が真空に保持されるケーシング内に第１のクラ
   イオヘッド、第２のクライオヘッドおよびペレットキャ
   リアディスクが配置され、上記ペレットキャリアディス
   クを極低温に冷却する冷却手段と、水素ペレット用の水
   素ガスを供給する水素ガス供給手段と、水素ペレットを
   発射する高圧ガス供給手段とを有し、このペレットキャ
   リアディスクには貫通孔からなる第１のペレット生成孔
   が形成され、かつペレットキャリアディスクはケーシン
   グ外の作動手段によって回転可能に構成され、第１のク
   ライオヘッドは上記ペレットキャリアディスクの一方の
   面に対向して配置され、かつ水素ガスを第１のペレット
   生成孔に供給する第２のペレット生成孔および第１のペ
   レット生成孔に高圧ガスを噴射して水素ペレットを発射
   させるペレット発射孔とが形成されてなり、第２のクラ
   イオヘッドは上記ペレットキャリアディスクの他方の面
   に対向して配置され、かつ上記水素ペレット生成時に第
   ２のペレット生成孔を塞ぐ盲栓と、発射された水素ペレ
   ットを加速する銃身とが具備されてなり、第１のクライ
   オヘッドまたは第２のクライオヘッドのいずれか一方は
   上記ケーシングに固定され、第１のクライオヘッドおよ
   び第２のクライオヘッドは熱伝導率の高い材料で構成さ
   れ、第１のクライオヘッドと第２のクライオヘッドとを
   ペレットキャリアディスクに対して圧着させる駆動手段
   が設けられ、この駆動手段は一端部が第１のクライオヘ
   ッドに固定されて第２のクライオヘッドを貫通する中心
   軸の他端部に結合され、第１のクライオヘッドおよび第
   ２のクライオヘッドをペレットキャリアディスクに対し
   て圧着するように構成されていることを特徴とする水素
   ペレット入射装置。 ２、上記駆動手段は流体シリンダおよびこの流体シリン
   ダに上記ケーシング外から高圧流体を供給する高圧流体
   供給手段により構成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の水素ペレット入射装置。 ３、上記駆動手段は、電磁石とこれに吸着される吸着体
   とが相対向して配置されるとともに、一方が上記中心軸
   に、他方が第２のクライオヘッドに結合され、上記電磁
   石に対する通電により第１のクライオヘッドおよび第２
   のクライオヘッドがペレットキャリアディスクに圧着さ
   れるように構成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の水素ペレット入射装置。 ４、上記駆動手段は、上記中心軸の端部に螺着されたス
   ラスト軸受カラーと、このスラスト軸受カラーを回転可
   能に保持する保持体と、スラスト軸受カラーを回転させ
   るモータとを有し、上記保持体が第２のクライオヘッド
   に結合され、上記スラスト軸受カラーの回転により第１
   のクライオヘッドおよび第２のクライオヘッドがペレッ
   トキャリアディスクに圧着されるように構成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の水素ペレ
   ット入射装置。 ５、上記駆動手段は、上記中心軸の端部と第２のクライ
   オヘッドとの間に配置された形状記憶合金からなるスプ
   リングとこのスプリングに対する加熱手段および冷却手
   段とからなり、上記加熱手段による加熱によりスプリン
   グの変形力を利用して第１のクライオヘッドおよび第２
   のクライオヘッドがペレットキャリアディスクに圧着さ
   れるように構成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の水素ペレット入射装置。