JPH01174995A - 核融合装置の真空容器 - 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」 本発明は、トーラス型核融合装置のプラズマ真空容器に
関するものである。

〔従来の技術〕

トーラス型核融合装置の真空容器の外観形状の概念図を
第３図に示す。この形の真空容器ａは、トーラス形状と
呼ばれ、第３図の容器の周方向であるψ方向をトロイダ
ル方向、容器を半径方向に切断して形成される円形断面
の周方向であるθ方向をボロイダル方向と称している。

また本真空容器は通常金属板より製作されており、この
ため、核融合装置を構成するコンポーネントである磁場
コイルや、真空容器内に保持されるプラズマ中を流れる
電流が作る磁場が時間的に変化する際に、真空容器には
渦電流が誘起される。一般に核融合装置の磁場は強大で
あるため、上記渦電流や、渦電流と磁場との相互作用に
よる電磁力もまた強大なものとなり、容器は電気設計、
熱設計、構造設計を考慮したものでなくてはならず、そ
の結果、設計を難かしくする。そこで本理由から、特に
トカマク型核融合装置などにおいて、プラズマが放電を
開始できるために、真空容器はある程度以上高い電気抵
抗７持つことが要求される。このための方策としては、
■トーラス方向に断続的に、高抵抗部（薄肉のベローズ
や絶縁ブレーク型フランジ接合など）を設けること ■容器全体を薄板で構成する（均一的に高抵抗構造とす
るρことがある。

このうち、方式■を採った場合は、容器としての剛性（
耐、大気圧、電磁力）をもたせるために、二重壁構造と
するのが一般的であり、この二重壁の内側壁と外側壁は
、波板などでつながれ、いわゆるダンボール構造となっ
ている。

この二重壁構造を採った真空容器の従来例を第４．５図
に示す。

第４図はこの円環状真空容器の一部を示すものであり、
ｂは内壁となるトロイダル方向ψに伸びた内壁用金属板
、Ｃは外壁となるトロイダル方向ψに伸びた外壁用金属
板、ｄは内壁用金属板すと外壁用金属板Ｃとの間に介在
する波板状中間部材であり、波板状中間部材ｄはトロイ
ダル方向ψに複数の波を形成している。

そして内壁用金属板すと波板状中間部材ｄと外壁用金属
板Ｃとを溶接した壁ユニットをポロイダル方向θに複数
個溶接接続し、真空容器ａノ容器ユニットＡを構成する
。さらにこの様に構成された容器ユニットＡを複数個溶
接接続し、真空容器ａを構成する。

第５図も第４図と同様にこの円環状真空容器の一部を示
すものであり、ｅは内壁となる内壁用金属板、ｆは外壁
となる外壁用金属板、ｇは内壁用金属板ｅと外壁用金属
板「との間に介在する波板状中間部材であり、波板状中
間部材ｇはポロイダル方向θに複数の波を形成している
。

そして内壁用金属板ｅと波板状中間部材ｇと外壁用金属
板ｒとを溶接し、上半分、下半分とを合せて真空容器ａ
の容器ユニットＢを構成する。さらにこの様に構成され
た容器ユニットＢを複数個溶接接続し、真空容器ａを構
成する。

従来例の真空容器の構成は前述した通りであるが、その
構造ポイントを抽出すると次の通りとなる。

従来例１．（トロイダルコルゲーション円錐シェル接続
構造と仮称する。第４図関連）波板のうねりの方向をト
ロイダル方向とし、ポロイダル方向には円錐面の１部を
接続していく全体構造で、ポロイダル断面形状は多角形
であり、トロイダル方向には角のない曲面となる。

従来例２．（ポロイダルコルゲーション直管接続構造と
仮称する。第５図関連） 波のうねりの方向をポロイダル方向とし、ポロイダル断
面はなめらかにつながる円弧群で接続した構成とするが
、トロイダル方向には直管を接続していく全体構造で、
トロイダル断面形状は多角形である。

この様に両者とも、波板状中間部材ｄ、ｇのコルゲーシ
ョンの尾根（谷）に宿った方向での曲げ加工を行なわな
い２次元曲面を接続していくという製作法をとっている
。このため、理想的である３次元曲面であるトーラス構
造にできるだけ近い形を形成するためには、直線部を短
かくして、接続部りを多く設けることが必要であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第４図で示すトロイダルコルゲーション構造二重壁真空
容器では、ポロイダル断面が直線で構成される多角形（
図面では１０角形）となっているため、第５図で示す円
弧ポロイダル断面の容器と比較して、大気圧、電磁力、
熱荷重に対する構造強度が小さい。そのため、直線部分
が大きな曲げ変形を受けたり、溶接加工等による接続部
分である角の付近で応力集中が発生することがある。ま
た、元来、曲面状の表面を持つプラズマを閉じ込める容
器としては、角形のポロイダル断面は角の付近に無駄な
スペースが生じ易い。

一方、第５図で示すポロイダルコルゲーション直管接続
二重壁真空容器では、ポロイダル断面は円弧形状にでき
るため、角形断面での問題であるポロイダル断面内の構
造強度に関しては比較的強い。しかしながら、トロイダ
ル方向には直管ユニットを溶接等により接続して円環状
（近似的には円環状であるが、実際は多角形状）のトー
ラス構造を構成していくこととなる。

そこで容器内に保持するプラズマのトーラス形状にでき
るだけ浴うような構造にするためには、接続部をトーラ
ス方向に多く設ける必要がある。これは、容器の真空保
持の信頼性、構造強度の面で問題となる。

このように、従来の二重壁真空容器構造では、ポロイダ
ル方向か、トロイダル方向の少なくとも一方に角となる
部分（沿面の外形が不連続的に変化する部分）が多数で
きることは避けられず、以下の様な問題点が生じた。

ア、無駄なスペースが発生する。

イ、プラズマ表面に溢うような形状とするためには、多
くの接続部を必要とする。

つ、構造強度が低下する。

ここで上記問題点ア、イは相反する問題となっており、
問題点アを解決しようとすると問題点イの問題が大きく
なり、その逆も同様であり。

従来の構造では両者を同時に解決することは本質的に不
可能であった。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明の二重壁構造の真空容器は、ボロイダル、トロイ
ダル方向の両方向に３次元曲面形状よりなる二重壁構造
の容器ユニットを複数個接続し、トーラス構造としたこ
とを特徴とする。

〔作用〕

ボロイダル、トロイダル方向の両方向共になめらかな３
次元曲面形状よりなる二重壁、トーラス構造の核融合装
置の真空容器によって、プラズマがトーラス形状に良く
治って実現保持でき、接続部が少くなり構造強度は低下
しない。

〔実施例〕

本発明の実施例を以下図面に従って詳細に説明する。

本発明を核融合装置用のプラズマ二重壁真空容器に適用
した例を第１図に示す。金属板であラズマ閉じ込めを行
う。

なお第１図の容器ユニット１は、上下に２分割、第２図
のそれは上下左右に４分割したものである。

この様に構成された真空容器においては、プラズマ方向
に宿ったトーラス形状となり、接続部も従来のものより
少くすることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、プラズマ形状に沼ったなめらかな３次
元曲面形状を有する容器形状とすることにより、次の効
果を奏する。

■無駄なスペースが発生しない−０（空間利用率が高い
。） ■接続部の数が少ない。

■角部のような形状の不連続性や、角部と接続部の一致
による強度低下の問題はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部切欠き斜視図、第
２図は他の実施例を示す一部切欠き斜視図、第３図はト
ーラス型核融合装置の真空容器の全体形状の概観を示す
説明図、第４図は従来例その１を示す一部切欠き斜視図
、第５図は従来例その２を示す一部切欠き斜視図である
。 １・・・容器ユニット、２・・・内側壁、３・・・外側
壁、４・・・波板状中間部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内壁と外壁および、その内壁と外壁との間にあって両者
   を連結する波板状中間部材とで二重壁構造とした核融合
   装置のトーラス型真空容器において、ポロイダル方向、
   トロイダル方向の両方向に３次元曲面形状よりなる二重
   壁構造の容器ユニットを複数個接続し、トーラス構造と
   したことを特徴とする核融合装置の真空容器。