JPH01313794A - トリチウム増殖ブランケットの構造 - Google Patents
トリチウム増殖ブランケットの構造Info
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- JPH01313794A JPH01313794A JP63144768A JP14476888A JPH01313794A JP H01313794 A JPH01313794 A JP H01313794A JP 63144768 A JP63144768 A JP 63144768A JP 14476888 A JP14476888 A JP 14476888A JP H01313794 A JPH01313794 A JP H01313794A
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- insulating
- wall
- fluid
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- 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
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (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］
本発明は核融き炉における第１壁あるいはブランケット
等のごとく、導電性の物質で構成され、その中に形設し
た通路中に導電性の液体金属を磁場を横切る方向に流し
た際に、液体金属側に発生する流動抵抗を低減させるよ
うにした液体金属用ブランケットの構造に関するもので
１ある。
等のごとく、導電性の物質で構成され、その中に形設し
た通路中に導電性の液体金属を磁場を横切る方向に流し
た際に、液体金属側に発生する流動抵抗を低減させるよ
うにした液体金属用ブランケットの構造に関するもので
１ある。
［従来の技術］
第４図はＪＡＥＲＩ−Ｍ８７−０１７に示された従来技
術の例で、核融合実用動力炉用に設計されたチューブ・
イン・シェル型ブランケットであり、容器壁の内面を全
面絶縁施工した場合の斜視断面図である。第４図におい
て、５１は増殖領域、５２は第１壁、５３はプラズマ、
５４は絶縁部、５５はトロイダル磁場、５６はポロイダ
ル磁場である。プラズマ５３から高熱負荷および中性子
照射を受けるブランケットにおいて、増殖領域５１内を
導電性の液体金属がポロイダル磁場５６の方向に流れる
場合、上記液体金属はトロイダル磁場５５を横切る方向
に流れる。磁場中を磁場を横切って運動する導体中には
ファラデーの法則に基づく起電力が発生し、これによっ
て導体中には導体の運動を妨げるような力（ローレンツ
力）を生じる電流が流れる。このため磁場を横切って運
動する導体は抵抗を受けることになる。この導体が液体
金属のような流体のｔ％自にはＭＨＤ圧損と呼ばれる摩
擦抵抗と同様な流体圧力の低下を引き起こす。
術の例で、核融合実用動力炉用に設計されたチューブ・
イン・シェル型ブランケットであり、容器壁の内面を全
面絶縁施工した場合の斜視断面図である。第４図におい
て、５１は増殖領域、５２は第１壁、５３はプラズマ、
５４は絶縁部、５５はトロイダル磁場、５６はポロイダ
ル磁場である。プラズマ５３から高熱負荷および中性子
照射を受けるブランケットにおいて、増殖領域５１内を
導電性の液体金属がポロイダル磁場５６の方向に流れる
場合、上記液体金属はトロイダル磁場５５を横切る方向
に流れる。磁場中を磁場を横切って運動する導体中には
ファラデーの法則に基づく起電力が発生し、これによっ
て導体中には導体の運動を妨げるような力（ローレンツ
力）を生じる電流が流れる。このため磁場を横切って運
動する導体は抵抗を受けることになる。この導体が液体
金属のような流体のｔ％自にはＭＨＤ圧損と呼ばれる摩
擦抵抗と同様な流体圧力の低下を引き起こす。
該従来技術の例では上記の流体圧力の低下を低減させる
手段として増殖類１４５１の容器壁の内面を全面絶縁施
工し、これによって流体内に流れた電流が導電性の物質
からなる流路壁を通って戻るような回路が形成されるの
を抑止している。この場合にも流体の内部においては電
流の回路が形成され前記のＭＨＤ圧損が生じるが、その
値は上記の導電壁の堝６に較べて１０−３〜１０−４程
度で極めて小さいものである。
手段として増殖類１４５１の容器壁の内面を全面絶縁施
工し、これによって流体内に流れた電流が導電性の物質
からなる流路壁を通って戻るような回路が形成されるの
を抑止している。この場合にも流体の内部においては電
流の回路が形成され前記のＭＨＤ圧損が生じるが、その
値は上記の導電壁の堝６に較べて１０−３〜１０−４程
度で極めて小さいものである。
［発明が解決しようとする課題］
このように従来の技術においても、流路壁の内面を全面
絶縁施工することによってＭＨＤ圧損を実用上無視し得
る程度にまで低減させることが可能であり、それによっ
て増殖領域を流れる流体のポンプの動力を低減し、流体
入口圧力低下に伴う容器壁厚の低減を可能にし、磁場喪
失時の圧力変動に基づく不安全の生じるのを防止するこ
とが可能であった。しかしながら、上記従来の技術にお
ける、流路壁の内面を全面絶縁施工する手法は、組立後
に絶縁コーティング施工しようとする場合に第１壁流路
やリミタ流路等の狭隘な流路の絶縁施工が困難になるこ
と、また予め絶縁施工を行なった後に組み立てを行なう
場合には溶接部等の接ぎ部の絶縁が破壊される可能性が
あるという不具合を有していた。
絶縁施工することによってＭＨＤ圧損を実用上無視し得
る程度にまで低減させることが可能であり、それによっ
て増殖領域を流れる流体のポンプの動力を低減し、流体
入口圧力低下に伴う容器壁厚の低減を可能にし、磁場喪
失時の圧力変動に基づく不安全の生じるのを防止するこ
とが可能であった。しかしながら、上記従来の技術にお
ける、流路壁の内面を全面絶縁施工する手法は、組立後
に絶縁コーティング施工しようとする場合に第１壁流路
やリミタ流路等の狭隘な流路の絶縁施工が困難になるこ
と、また予め絶縁施工を行なった後に組み立てを行なう
場合には溶接部等の接ぎ部の絶縁が破壊される可能性が
あるという不具合を有していた。
［課題を解決するための手段］
上記課題を解決するための手段は、前記特許請求の範囲
の記載したトリチウム増殖ブランケットの構造である。
の記載したトリチウム増殖ブランケットの構造である。
すなわち、液体リチウム自己冷却型トリチウム増殖ブラ
ンケットにおいて、磁場に直角な２つの内面と磁場に平
行な１つの内面とに絶縁施工した液体リチウムの流路を
有するトリチウム増殖ブランケットの構造である。
ンケットにおいて、磁場に直角な２つの内面と磁場に平
行な１つの内面とに絶縁施工した液体リチウムの流路を
有するトリチウム増殖ブランケットの構造である。
［作用］
第３図（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、磁ｔ％１２の中
で、磁場１２を横切る方向に配設された電気伝導度の異
なるチューブ１１．１４および１５の中を液体金属等の
導電性の流体が流れた際に、チューブあるいは流体中に
生じる電流の回路と、それに基づ（ＭＨＤ圧損の大きさ
の比較説明図である。第３図において、（Ａ）はチュー
ブ１１が完全導体壁の場合、（Ｂ）はチューブ１４が絶
縁壁の場合、（Ｃ）はチューブ１５が導電壁の場合であ
る。
で、磁場１２を横切る方向に配設された電気伝導度の異
なるチューブ１１．１４および１５の中を液体金属等の
導電性の流体が流れた際に、チューブあるいは流体中に
生じる電流の回路と、それに基づ（ＭＨＤ圧損の大きさ
の比較説明図である。第３図において、（Ａ）はチュー
ブ１１が完全導体壁の場合、（Ｂ）はチューブ１４が絶
縁壁の場合、（Ｃ）はチューブ１５が導電壁の場合であ
る。
いま、ΔＰ： ＭＨＤ圧損
Ｂ： 磁場の磁束密度
σ： 流体の導電率
Ｖ二 流体の速度
μ： 粘性係数
ａ： 流路半径
σＷ： 壁材料の導電率
ｔｌｌ： 壁厚
Ｈａ： ハルトマン数
とすると、（Ａ）〜（Ｃ）それぞれにおけるΔＰは下記
のようになる。
のようになる。
（Ａ）の場合（完全導体型）
ΔＰ＝σＢ２Ｖ
（Ｂ）の場合（絶縁壁）
１＋φ−
（Ｈａす（φ―・ｃｌ）
上記の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）はいずれも流体通路
の断面が円形の場合であるが、流体通路の断面が方形の
場合にも同様の式が示されており、上記の（Ａ）および
（Ｃ）のごとく流体内に流れた電流が流路壁を通って戻
るような回路が生じる導電壁の場合と、上記の（Ｂ）に
示すごとき流体内で回路が生じる絶縁壁の場合とでは、
発生するＭＨＤ圧損ΔＰの値に大きな差があり、例えば
トカマク型核融合炉の代表的な条件の下では、導電型の
場合のＭＨＤ圧損ΔＰは、絶縁壁の場きのＭＨＤ圧損Δ
Ｐの１０３〜１０４倍となる。
の断面が円形の場合であるが、流体通路の断面が方形の
場合にも同様の式が示されており、上記の（Ａ）および
（Ｃ）のごとく流体内に流れた電流が流路壁を通って戻
るような回路が生じる導電壁の場合と、上記の（Ｂ）に
示すごとき流体内で回路が生じる絶縁壁の場合とでは、
発生するＭＨＤ圧損ΔＰの値に大きな差があり、例えば
トカマク型核融合炉の代表的な条件の下では、導電型の
場合のＭＨＤ圧損ΔＰは、絶縁壁の場きのＭＨＤ圧損Δ
Ｐの１０３〜１０４倍となる。
第１表は磁場の中に、磁場を横切る方向に配設した、導
電性の物質からなる方形の壁を有する通路中を、液体金
属等の導電性の流体が流れる場合における、通路の内面
の絶縁状態と流体に生じるＭＨＤ圧損との相関を示すも
のである。
電性の物質からなる方形の壁を有する通路中を、液体金
属等の導電性の流体が流れる場合における、通路の内面
の絶縁状態と流体に生じるＭＨＤ圧損との相関を示すも
のである。
第１表において明らかなようにＭＨＤ圧損を低減させる
ためには、必ずしも通路の内面の４面全部に絶縁施工す
る必要はなく、磁場に直角な２面と、磁場に平行な１面
のき計３面のみの絶縁施工によっても４面全部絶縁施工
の場合とほぼ同等の効果が得られる。
ためには、必ずしも通路の内面の４面全部に絶縁施工す
る必要はなく、磁場に直角な２面と、磁場に平行な１面
のき計３面のみの絶縁施工によっても４面全部絶縁施工
の場合とほぼ同等の効果が得られる。
第 ／ 表
［実施例］
第１〜２図は本発明に基づ〈実施例を示すもので、第１
図は核融き炉における第１壁の絶縁施工要領と、該絶縁
施工部と絶縁非施工部の平板との接ぎ要領を示す図で、
第２図は同じく核融合炉におけるブランケット容器の絶
縁施工要領と、該絶縁施工部と絶縁非施工部の平板との
接合要領を示す図である。第１〜２゜図において、１は
プラズマ、２は磁場、３は絶縁部、４は平板、５は第１
壁構造物、６はブランケット容器構造物である。第１図
において第１壁構造物５と平板４とで構成される通路中
を流れる液体リチウムは磁場（ボロイダル）２を横切っ
て流れ、また第２図においてブランケット容器構造物６
と平板４とで構成される通路中を流れる液体リチウムは
磁場（トロイダル）２を横切って流れる。
図は核融き炉における第１壁の絶縁施工要領と、該絶縁
施工部と絶縁非施工部の平板との接ぎ要領を示す図で、
第２図は同じく核融合炉におけるブランケット容器の絶
縁施工要領と、該絶縁施工部と絶縁非施工部の平板との
接合要領を示す図である。第１〜２゜図において、１は
プラズマ、２は磁場、３は絶縁部、４は平板、５は第１
壁構造物、６はブランケット容器構造物である。第１図
において第１壁構造物５と平板４とで構成される通路中
を流れる液体リチウムは磁場（ボロイダル）２を横切っ
て流れ、また第２図においてブランケット容器構造物６
と平板４とで構成される通路中を流れる液体リチウムは
磁場（トロイダル）２を横切って流れる。
従ってそれぞれの通路内面に絶縁を施工しない場きには
流体中に起電力が発生し、流体内に流れた電流が流路壁
を通って戻るような回路が生じて流体の運動を妨げ、Ｍ
ＨＤ圧損と呼ばれる摩擦抵抗と同様な流体圧力の低下を
引き起こす。
流体中に起電力が発生し、流体内に流れた電流が流路壁
を通って戻るような回路が生じて流体の運動を妨げ、Ｍ
ＨＤ圧損と呼ばれる摩擦抵抗と同様な流体圧力の低下を
引き起こす。
この流体圧力の低下は、例えば壁厚１ｏｚｇ程度の容器
内を液体リチウムが０ 、３ ＋＊／ ｓ程度の流速で
内側ブランゲットを流れた場合１０ＭＰａ以上にも達す
る。これを低減させるために第１図および第２図に示す
ごとく、予め形成した構造物の内面に対して、磁場２に
直角な２面と磁場に平行な１面の合計３面に対して絶縁
を施工する。すなわち、第１〜２図において第１壁構造
物５とブランゲット容器構造物６の内面に斜線をもって
示した絶縁部３の部分である。絶縁施工された第１壁構
造物５とブランケット容器構造物６とは、それぞれの平
板４と拡散接合法等によって接合される。このようにし
て施工された３面絶縁構造物と平板とを接合する方法に
よって製作された第１壁あるいはブランゲット容器等は
組み立て中に絶縁部が破壊されることがない上、第１表
のＮｏ、３に記載しであるように、はぼ非導電壁並の低
いＭＨＤ圧損を得ることが可能となる。
内を液体リチウムが０ 、３ ＋＊／ ｓ程度の流速で
内側ブランゲットを流れた場合１０ＭＰａ以上にも達す
る。これを低減させるために第１図および第２図に示す
ごとく、予め形成した構造物の内面に対して、磁場２に
直角な２面と磁場に平行な１面の合計３面に対して絶縁
を施工する。すなわち、第１〜２図において第１壁構造
物５とブランゲット容器構造物６の内面に斜線をもって
示した絶縁部３の部分である。絶縁施工された第１壁構
造物５とブランケット容器構造物６とは、それぞれの平
板４と拡散接合法等によって接合される。このようにし
て施工された３面絶縁構造物と平板とを接合する方法に
よって製作された第１壁あるいはブランゲット容器等は
組み立て中に絶縁部が破壊されることがない上、第１表
のＮｏ、３に記載しであるように、はぼ非導電壁並の低
いＭＨＤ圧損を得ることが可能となる。
［発明の効果］
本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。
下に記載されるような効果を奏する。
磁場を横切って導電壁中の通路を流れる導電性の流体に
生じるＭＨＤ圧損を低減させるのに、上記通路の全内面
に絶縁施工することなく、磁場に直角な２面と磁場に平
行な１面とを絶縁施工することによって、全面絶縁の場
合とほぼ同程度のＭＨＤ圧損低域の効果を得ることを可
能にしたことに伴い、核融き炉における第１壁あるいは
リミタ等の狭隘な流路を有する構造物の内面の絶縁施工
に際しても、流路の１面が取りけけられる前の開放状態
の構造物に対して３面の絶縁を施工することから、従来
の技術におけるがごとく特別な装置を必要とすることな
く容易かつ確実に施工することが可能になった。また絶
縁施工を完了した構造物と平板とを拡散接合等の方法で
接合し、組み立てることにより、絶縁部の絶縁性が破壊
されるのを抑止することが可能になった。
生じるＭＨＤ圧損を低減させるのに、上記通路の全内面
に絶縁施工することなく、磁場に直角な２面と磁場に平
行な１面とを絶縁施工することによって、全面絶縁の場
合とほぼ同程度のＭＨＤ圧損低域の効果を得ることを可
能にしたことに伴い、核融き炉における第１壁あるいは
リミタ等の狭隘な流路を有する構造物の内面の絶縁施工
に際しても、流路の１面が取りけけられる前の開放状態
の構造物に対して３面の絶縁を施工することから、従来
の技術におけるがごとく特別な装置を必要とすることな
く容易かつ確実に施工することが可能になった。また絶
縁施工を完了した構造物と平板とを拡散接合等の方法で
接合し、組み立てることにより、絶縁部の絶縁性が破壊
されるのを抑止することが可能になった。
第１〜２図は本発明に基づ〈実施例を示すもので、第１
図は核融合炉における第１壁の絶縁施工要領と、絶縁施
工構造物と平板との施工要領を示す図、第２図は同じく
ブランケット容器の絶縁施工要領と、絶縁施工構造物と
平板との接合要領を示す図である。第３図（Ａ）、（Ｂ
＞および（Ｃ）は磁場の中で磁場を横切る方向に配設さ
れた３種類の電気伝導度の異なるチューブの中を導電性
の流体が流れた場合にチューブおよび流体中に生じる電
流の回路と、ＭＨＤ圧損の比較説明図である。 第４図は従来技術の例である。 １・・・・・・プラズマ、２・・・・・・磁場、３・・
・・・・絶縁部、４・・・・・・平板、５・・・・・・
第１壁構造物、６・・・・・・ブランゲット容器構造物
、１１．１４．１５・・・・・・チューブ、１２・・・
・・・磁場、１３・・・・・・電流、５１・・・・・・
増殖領域、５２・・・・・・単口Ｌ５３・・・・・・プ
ラズマ、５４・・・・・・絶縁部、５５・・・・・・ト
ロイダル磁場、５６・・・・・・ボロイダル磁場 惇ｊｉ 第 ／ 図 第 ２ 図 （Ａ） （Ｂ） 滲 ３ 図
図は核融合炉における第１壁の絶縁施工要領と、絶縁施
工構造物と平板との施工要領を示す図、第２図は同じく
ブランケット容器の絶縁施工要領と、絶縁施工構造物と
平板との接合要領を示す図である。第３図（Ａ）、（Ｂ
＞および（Ｃ）は磁場の中で磁場を横切る方向に配設さ
れた３種類の電気伝導度の異なるチューブの中を導電性
の流体が流れた場合にチューブおよび流体中に生じる電
流の回路と、ＭＨＤ圧損の比較説明図である。 第４図は従来技術の例である。 １・・・・・・プラズマ、２・・・・・・磁場、３・・
・・・・絶縁部、４・・・・・・平板、５・・・・・・
第１壁構造物、６・・・・・・ブランゲット容器構造物
、１１．１４．１５・・・・・・チューブ、１２・・・
・・・磁場、１３・・・・・・電流、５１・・・・・・
増殖領域、５２・・・・・・単口Ｌ５３・・・・・・プ
ラズマ、５４・・・・・・絶縁部、５５・・・・・・ト
ロイダル磁場、５６・・・・・・ボロイダル磁場 惇ｊｉ 第 ／ 図 第 ２ 図 （Ａ） （Ｂ） 滲 ３ 図
Claims (1)
- 液体リチウム自己冷却型トリチウム増殖ブランケットに
おいて、磁場に直角な２つの内面と磁場に平行な１つの
内面とに絶縁施工した液体リチウムの流路を有すること
を特徴とするトリチウム増殖ブランケットの構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63144768A JP2768951B2 (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | トリチウム増殖ブランケットの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63144768A JP2768951B2 (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | トリチウム増殖ブランケットの構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01313794A true JPH01313794A (ja) | 1989-12-19 |
| JP2768951B2 JP2768951B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=15369965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63144768A Expired - Fee Related JP2768951B2 (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | トリチウム増殖ブランケットの構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2768951B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104078084A (zh) * | 2014-07-18 | 2014-10-01 | 中国科学院大学 | 一种强磁场下的连续金属液膜生成装置及方法 |
| CN108242270A (zh) * | 2016-12-27 | 2018-07-03 | 核工业西南物理研究院 | 一种降低液态包层mhd压降的结构 |
| CN108550404A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-09-18 | 北京工业大学 | 一种流态氚增殖陶瓷复合材料 |
-
1988
- 1988-06-14 JP JP63144768A patent/JP2768951B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104078084A (zh) * | 2014-07-18 | 2014-10-01 | 中国科学院大学 | 一种强磁场下的连续金属液膜生成装置及方法 |
| CN108242270A (zh) * | 2016-12-27 | 2018-07-03 | 核工业西南物理研究院 | 一种降低液态包层mhd压降的结构 |
| CN108242270B (zh) * | 2016-12-27 | 2020-10-23 | 核工业西南物理研究院 | 一种降低液态包层mhd压降的结构 |
| CN108550404A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-09-18 | 北京工业大学 | 一种流态氚增殖陶瓷复合材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2768951B2 (ja) | 1998-06-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |