JPH0419593A - プラズマ加熱用高周波発射装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、プラズマ加熱用高周波発射装置に係り、特に
ファラデーシールド保護板の交換が容易で稼働率を向上
できるプラズマ加熱用高周波発射装置に関する。

（従来の技術） 核融合炉、あるいは核融合実験装置などで発生させたプ
ラズマを加熱する手段の一つに、磁場プラズマ中におけ
るイオンが高周波を吸収したときに起こるサイクロトロ
ン運動を利用する方法（イオンサイクロトロン共鳴加熱
）がある。

第７図は、このためのイオンサイクロトロン共鳴加熱装
置１の構成図である。真空容器２はプラズマ３を閉じ込
める。そして、この真空容器２のボート部２ａには、移
動機構４を具備した架台５に支持されたプラズマ加熱用
高周波発射装置６が、ベローズ７を介して挿入される。

プラズマ加熱用高周波発射装置６は、プラズマ３側に開
口部８を有するジャケット９と、このジャケット９に収
容され、開口部８を通してプラズマ加熱用の高周波を発
射するアンテナ１０を備え、アンテナ１０は高周波を伝
送する伝送路１１を接続する。伝送路１１はプラズマ加
熱用高周波発射装置６から架台５を貫通して引きａされ
、増幅器１２を介して源発振器１３と接続する。

また伝送路１１には、増幅器１２とプラズマ加熱用高周
波発射装置６との間に、増幅器１２側から、ダミーロー
ド１４と切替接続可能な切替器１５、およびインピーダ
ンス整合器１６が接続する。

そして、伝送路１１のうち架台５に近接する部分には伸
縮部１１ａを設ける。

このような構成のイオンサイクロトロン共鳴加熱装置１
においては、源発振器１３から発せられた高周波は、増
幅器１２で増幅された後、伝送路１１を導通して、切替
器１５、インピーダンス整合器１６を経由し、プラズマ
加熱用高周波発射装置６内のアンテナ１０に達する。そ
してアンテナ１０からは、プラズマ３に向けて高周波が
発射される。

もし、高周波をプラズマ加熱用高周波発射装置６に送る
必要がないときは、切替器１５からダミーロード１４に
高周波を送る。またインピーダンス整合器１６は、高周
波電力の効率を改善する。

なお、架台５の移動機構４を稼働させれば、プラズマ加
熱用高周波発射装置６はベローズ７を伸縮させながら、
真空容器２内における挿入位置を変えることができるが
、この際伝送路１１は伸縮部１１ａのおかげで、このプ
ラズマ加熱用高周波発射装置６の移動に追随することが
できる。

第８図はプラズマ加熱用高周波発射装置６の開口部８の
斜視図、また第９図は第７図のＩＸ−ＩＸ線矢視図であ
る。第７図と対応する箇所には同一の符号を付す。

真空容器ボート部２ａの端部におけるプラズマ加熱用高
周波発射装置６のジャケット９の開口部（端部）８には
、アンテナ１０をすのこ状に覆って、複数本の棒状ファ
ラデーシールド１７が取り付けられる。ファラデーシー
ルド１７は、アンテナ１００表面をプラズマ３からの熱
負荷や粒子による損耗から保護するとともに、プラズマ
の加熱に不要な電界成分を短絡させる。

第１０図は第７図のＸ−Ｘ線断面図である。第７図ない
し第９図と対応する箇所には同一の符号を付す。

プラズマ加熱用高周波発射装置６の稼働時には、ファラ
デーシールド１７は、移動機構４を介して真空容器２の
プラズマ３を取り囲む壁面２ｂと同一の球面をなす位置
まで移動させられる。したがって、プラズマ３の発生中
は、ファラデーシールド１７は真空容器２の壁面２ｂと
同じ条件下に晒され、プラズマ３から壁面２ｂと同じだ
けの熱負荷を受け、γ線あるいは中性子線による核発熱
も生じる。

そこで、第１０図のＸＩ−ＸＩ線断面図である第１１図
に示すように（第７図ないし第１０図と対応する箇所に
は同一の符号を付す）、各ファラデーシールド１７の内
部には通常冷却流路１８を形成し、この冷却流路１８の
中には冷却媒体（例えば水）１９を流通させて、ファラ
デーシールド１７の熱負荷または発熱を軽減する。なお
符号２０は、アンテナ５表面の発熱を軽減するための冷
却水を流通させる冷却水給排管である。

そして、同じく第１１図に示すように、最近では各ファ
ラデーシールド１７のプラズマ３側に、グラファイトや
炭素系複合材料等の高融点材料で成型したファラデーシ
ールド保護膜２１をろう付けなどにより接合する。この
ファラデーシールド保護膜２１は、冷却流路１８に加え
て、ファラデーシールド１７をプラズマ３の熱負荷やプ
ラズマ３からの粒子による損耗から積極的に保護する役
目を果たす。第１２図は、ファラデーシールド保護膜２
１の１個についての斜視図である。第１１図と対応する
箇所には同一の符号を付す。

（発明が解決しようとする課題） ところで、ファラデーシールド保護膜２１も、長期間運
転すればプラズマ３からの粒子によって損耗する。特に
核融合炉の場合は中性子に晒されるため、ファラデーシ
ールド保護膜２１の強度は通常より早く低下する。

よってファラデーシールド保護膜２１は、一定期間ごと
に交換する必要がある。この場合、核融合炉などでは遠
隔作業が想定されているが、ファラデーシールド保護膜
２１をファラデーシールド１７とともに交換しようとし
ても、ファラデーシールド１７はジャケット９に固着し
て取り付けられているため、特にプラズマ加熱用高周波
発射装置６が真空容器２のボート部２ａに納められた状
態で交換作業を行うのは困難である。

そこで、現在ではファラデーシールド１７はジャケット
９に取り付けたまま、ファラデーシールド保護膜２１だ
けを交換する方法が考えられている。しかし、その場合
でもファラデーシールド保護膜２１の数が多く、かつ大
きさも高々数１０ｍｍ程度のため、ファラデーシールド
保護膜２１とファラデーシールド１７の接合を取り外し
たり、新しいファラデーシールド保護膜２１を真空容器
２内でろう付けしたりする際の作業の困難は免れない。

このため、交換作業に長い時間がかかり、プラズマ加熱
用高周波発射装置の稼働率の低下が心配されていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ファラデー
シールドの保護に係る部材の交換が容易で稼働率を向上
できるプラズマ加熱用高周波発射装置を提供することを
目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、プラズマ側に開口
部を有するジャケットと、このジャケットに収容され、
前記開口部を通してプラズマ加熱用の高周波を発射する
アンテナと、前記ジャケットの開口部にすのこ状に取り
付けられ、プラズマの加熱に不要な電界成分を短絡させ
る複数本のファラデーシールドと、前記各ファラデーシ
ールド間の隙間と一致するスリットを有し、前記ジャケ
ットに取り付けられてファラデーシールドをプラズマか
らの熱負荷や粒子による損耗から保護しながら高周波を
通過させるファラデーシールド保護板とを備えるプラズ
マ加熱用高周波発射装置を提供することを目的とする。

（作用） 本発明のプラズマ加熱用高周波発射装置においては、フ
ァラデーシールドは、各ファラデーシールド間の隙間と
一致するスリットを有するファラデーシールド保護板で
覆う。ファラデーシールド保護板はファラデーシールド
の数にかかわらず、１枚またはごく少数の枚数設置すれ
ばすむ。そして、このファラデーシールド保護板は、フ
ァラデーシールドと接合させる必要はなく、ボルト締め
などでジャケットに取り付けることができる。よってこ
のファラデーシールド保護板は、たとえ遠隔操作で交換
する場合でも極めて簡単に交換作業を行うことができる
。

（実施例） 以下第１図ないし第６図を参照して本発明の詳細な説明
する。

第１図は、本発明の一実施例に係るプラズマ加熱用高周
波発射装置３ｏの切欠斜視図、第２図はこのプラズマ加
熱用高周波発射装置３ｏのファラデーシールド保護板３
１方向からみた正面図、また第３図は第２図の■−■線
断面図である。これらの図において、第７図ないし第１
２図と対応する箇所には同一の符号を付して詳しい説明
は省略する。

本実施例のファラデーシールド保護板３１においては、
ジャケット９のプラズマ３側端部（開口部）にすのこ状
にファラデーシールド１７を取付け、ジャケット９に収
容したアンテナ１０を保護する。そして、各ファラデー
シールド１７には、各ファラデーシールド１７間の隙間
に丁度一致する大きさのスリット３２を有する１枚のフ
ァラデーシールド保護板３１を接触させる。アンテナ１
０から発せられる高周波は、スリット３２を通過してプ
ラズマ３に到達する。

第４図はファラデーシールド保護板３１の斜視図、また
第５図は第４図のＶ−Ｖ線断面図である。

符号３３はファラデーシールド保護板３１のボルト穴で
ある。ファラデーシールド保護板３１のファラデーシー
ルド１７との接触部３１ａは、円筒状のファラデーシー
ルド１７のプラズマ３側局面に合わせてお椀状に加工し
である。したがって、各ファラデーシールド１７のプラ
ズマ３側はファラデーシールド保護板３１に被覆され、
まったく露出しなくなる。

このファラデーシールド保護板３１は、ジャケット９の
プラズマ３側開口部８にボルト穴３３を介してボルト３
４によって取り付けられる。そして本実施例のファラデ
ーシールド保護板３１には、グラファイトや炭素系複合
材料等の高融点材料を用いる。よってこのファラデーシ
ールド保護板３１は、各ファラデーシールド１７をプラ
ズマ３からの熱負荷やプラズマ３から放出される粒子に
よる損耗から完全に保護し、ファラデーシールド１７は
アンテナ１０の熱・損傷からの保護、および不要電界成
分の短絡という役割を長期開渠たすことができる。

なお、符号３５は、アンテナ１０に接続する伝送路１１
を含む同軸管である。

さて本実施例で用いるファラデーシールド保護板３１も
、長期間プラズマ加熱用高周波発射装置３０を運転すれ
ば、プラズマ３から放出される粒子によって損耗し、ま
たプラズマ３からの中性子によって強度が低下する。こ
のときはファラデーシールド保護板３１を交換しなけれ
ばならないが、ファラデーシールド保護板３１は１枚だ
けで、しかも各ファラデーシールド１７とは接合してい
ず、四隅をジャケット９にボルト締されているだけであ
る。したがって、ファラデーシールド保護板３１の交換
は、プラズマ加熱用高周波発射装置３０が真空容器２内
にあっても、遠隔操作でボルト３４の付は外しをするだ
けで短時間で容易に行うことができ、プラズマ加熱用高
周波発射装置３０の稼働率を大幅に高めることができる
。

第６図は、本発明の第２実施例に係るプラズマ加熱用高
周波発射装置３６の斜視図である。第１実施例と対応す
る箇所には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例のプラズマ加熱用高周波発射装置３６に用いら
れるファラデーシールド保護板３７は３枚からなり、そ
れぞれボルト３４でジャケット９の端部に取付けられる
。なおファラデーシールド保護板の枚数は本実施例の数
に限られるものではないが、取扱いの便を考えれば、少
ない方が好ましい。またファラデーシールド保護板のジ
ャケットの取付は手段は、付は外しの容易なものならボ
ルトに限られない。

本実施例のようにファラデーシールド保護板を適宜分割
すれば、プラズマ加熱用高周波発射装置３６が大型化し
ても、各ファラデーシールド保護板３７は重量・体積と
もに小型にとどめることができ、交換に係る遠隔作業装
置の取扱い許容重量の範囲に収めることが可能になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ファラデーシー
ルド保護板はファラデーシールドの数にかかわらず、１
枚またはごく少数の枚数設置すればすみ、ボルトの取り
外し等によって簡単に交換作業を行うことができる。よ
って本発明のプラズマ加熱用高周波発射装置は、ファラ
デーシールド保護板の交換に係る時間を短縮して稼働率
を高め、経済性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図はそれぞれ本発明の第１実施例に係るプ
ラズマ加熱用高周波発射装置の斜視図と平面図、第３図
は第２図のｍ−ｍ線断面図、第４図は第１図に示したフ
ァラデーシールド保護板の斜視図、第５図は第４図のＶ
−Ｖ線断面図、第６図は本発明の第２実施例に係るプラ
ズマ加熱用高周波発射装置の斜視図、第７図はイオンサ
イクロトロン共鳴加熱装置の構成図、第８図はそれぞれ
従来のプラズマ加熱用高周波発射装置の斜視図、第９図
および第１０図はそれぞれ第７図のＩＸ−ＩＸ線および
Ｘ−Ｘ線断面図、第１１図は第１０図のＸ　Ｉ　−Ｘ　
Ｉ線断面図、第１２図は従来のファラデーシールド保護
板の斜視図である。 ３・・・プラズマ、９・・・ジャケット、１ｏ・・・ア
ンテナ、１７・・・ファラデーシールド、３１・・・フ
ァラデーシールド保護板、３２・・・スリット。 Ｊ 第３図 第４図 第５ 図 第６ 図 ＣＪＩ 第７図 第８ 図 第１１図 第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プラズマ側に開口部を有するジャケットと、このジャケ
   ットに収容され、前記開口部を通してプラズマ加熱用の
   高周波を発射するアンテナと、前記ジャケットの開口部
   にすのこ状に取り付けられ、プラズマの加熱に不要な電
   界成分を短絡させる複数本のファラデーシールドと、前
   記各ファラデーシールド間の隙間と一致するスリットを
   有し、前記ジャケットに取り付けられてファラデーシー
   ルドをプラズマからの熱負荷や粒子による損耗から保護
   しながら高周波を通過させるファラデーシールド保護板
   とを備えるプラズマ加熱用高周波発射装置。