JPH0563754B2 - - Google Patents

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つ
て、水素ガスを冷却固化して水素ペレツトを生成
し、それを超高速でプラズマ中に入射する水素ペ
レツ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ツ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
の水素ペレツトの発射装置は、ペレツトキヤリア
デイスクに単一のペレツト生成孔を形成し、この
ペレツト生成孔中で水素ペレツトを生成させた
後、ペレツトキヤリアデイスクを180°回転させて
ペレツ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水素
ペレツ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
の水素ペレツ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ツトキヤリアデイス
クに複数個のペレツト生成孔を形成し、それぞれ
のペレツト生成孔に水素ペレツトを生成させた
後、ペレツトキヤリアデイスクを回転させてペレ
ツ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な時間
差で開閉させて水素ペレツ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枚のペレツトキヤリアデイ
スクに複数個のペレツト生成孔を形成させるため
に、各ペレツ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
イオヘツドによりペレツトキヤリアデイスクを効
率よく冷却することができる水素ペレツト入射装
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のクライオヘツド、第２のクライオヘ
ツドおよびペレツトキヤリアデイスクが配置さ
れ、上記ペレツトキヤリアデイスクを極低温に冷
却する冷却手段と、水素ペレツト用の水素ガスを
供給する水素ガス供給手段と、水素ペレツトを発
射する高圧ガス供給手段とを有し、このペレツト
キヤリアデイスクには貫通孔からなる第１のペレ
ツト生成孔が形成され、かつペレツトキヤリアデ
イスクはケーシング外の作動手段によつて回転可
能に構成され、第１のクライオヘツドは上記ペレ
ツトキヤリアデイスクの一方の面に対向して配置
され、水素ガスを第１のペレツト生成孔に供給す
る第２のペレツト生成孔および第１のペレツト生
成孔に高圧ガスを噴射して水素ペレツトを発射さ
せるペレツト発射孔とが形成されてなり、第２の
クライオヘツドは上記ペレツトキヤリアデイスク
の他方の面に対向して配置され、かつ上記水素ペ
レツト生成時に第２のペレツト生成孔を塞ぐ盲栓
と、発射された水素ペレツトを加速する銃身とが
具備されてなり、第１のクライオヘツドまたは第
２のクライオヘツドのいずれか一方は上記ケーシ
ングに固定され、第１のクライオヘツドおよび第
２のクライオヘツドは熱伝導率の高い材料で構成
され、第１のクライオヘツドと第２のクライオヘ
ツドとをペレツトキヤリアデイスクに対して圧着
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のクライオヘツドに固定されて第２のク
ライオヘツドを貫通する中心軸の他端部に結合さ
れ、第１のクライオヘツドおよび第２のクライオ
ヘツドをペレツトキヤリアデイスクに対して圧着
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、
一方が上記中心軸に、他方が第２のクライオヘツ
ドに結合され、上記電磁石に対する通電により第
１のクライオヘツドおよび第２のクライオヘツド
がペレツトキヤリアデイ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のクライオヘツドに結合され、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
ツドおよび第２のクライオヘツドがペレツトキヤ
リアデイ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のクライオヘツ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のクライオヘツドおよび第２のクライ
オヘツドがペレツトキヤリアデイスクに圧着され
るように構成してもよい。

上記構成では、駆動手段によつて第１のクライ
オヘツドと第２のクライオヘツドとがペレツトキ
ヤリアデイ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
オヘツ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。

（実施例） 第１図において、装置本体のケーシングは主ケ
ーシング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とからなつて
いる。この主ケーシング１０の一方のフランジ１
６にはフランジ６２を介して入口側ケーシング６
０のフランジ６０ａが接続され、他方のフランジ
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４
０ｃ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ツトをこの測定板４６に対し
て衝突させるようにしている。またカバー４０ｃ
には覗き窓４５が設けられ、ここから水素ペレツ
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４０
ｃ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の外周部を囲むベローズ４７がフラ
ンジ４７ａを介して接続され、ベローズ４７の他
方のフランジ４７ｂは上記フランジ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つて上記主ケーシン
グ１０に結合され、これによつてシールドケーシ
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
クライオヘツド１と第２のクライオヘツド２とが
相対向して配置されるとともに、これらの間にペ
レツトキヤリアデイスク３が介在されている。第
１のクライオヘツド１は第２のクライオヘツド２
より外径が大きく形成され、その外周部には第２
のクライオヘツド２を囲む取付けリング１３を介
して筒形のベローズ１６の一方のフランジ１４が
接続され、このベローズ１６の他方のフランジ１
５は上記シールドカバー４２に結合されている。
これによつてベローズ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のクライオヘツド１および取付けリン
グ１３は、連結ボルト６５によつてシールドケー
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、これによつてクライオヘ
ツド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のクライオヘツド
１、第２のクライオヘツド２およびペレツトキヤ
リアデイスク３にはそ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のクライオヘツド１に取付けられている。ペレ
ツトキヤリアデイスク３の中心部にはスリーブ９
２が取付けられ、このスリーブ９２は上記外軸９
０と第１のクライオヘツド１との間に介在される
とともに、このスリーブ９２と外輪９０との間に
ベアリング９４が介在されることによりペレツト
キヤリアデイスク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のクライオヘツド２と外軸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のクライオヘツド２が外軸９０に対して軸
方向に移動可能に取付けられている。さらに外軸
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によつて第１のクライ
オヘツド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によつて結合され、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８１，８
２とに囲まれた環状の空間によつて形成されてい
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のクライオヘツ
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のクライオヘツド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
ツド２に断熱状態で伝達するようにしている。

上記第１のクライオヘツド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。す
なち、クライオヘツド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は熱伝導度の低いステンレス鋼やセラミツク
スなどの材料から構成されている。また第１のク
ライオヘツド１の一方の面にはうず巻き状に凹部
が形成されてそこに冷却用の寒材導入管７７が配
置されている。

また第１のクライオヘツド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
レツトキヤリアデイスク３に面接触する冷却面３
９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
なるペレツト発射孔５１およびペレツト生成孔
（第２のペレツト生成孔）５２が同一円周軌跡上
に形成されている。そして各ペレツト発射孔５１
に対向して高圧ガス導入管２０がそれぞれ取付け
られ、またペレツト生成孔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、フレキシブルチユ
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寒材を導入する寒
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のクライオヘツド２も第１のクライオ
ヘツド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は盲栓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のクライオヘツド２の一方の面には、
上記第１のクライオヘツド１と同様に冷却用の寒
材導入管７７が配置されている。この寒材導入管
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
ライオヘツド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のクライオヘツド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
レツトキヤリアデイスク３に面接触する冷却面３
９が形成され、上記第１のクライオヘツド１の冷
却面３９とによつてペレツトキヤリアデイスク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ツクス材以外であつても低温
における熱伝導率の低い材料であればよい。

上記ペレツトキヤリアデイスク３は、第７図に
示すように構成されている。すなわち、ペレツト
キヤリアデイスク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
スリツト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
述のペレツト生成孔（第１のペレツト生成孔）５
３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）に上記第１および第２の
クライオヘツド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。

上記スリツト３５を形成することにより、ペレ
ツト生成孔５３の形成された領域を互いに切離し
たのは、これによつて各領域が自由に撓むことが
できるようにして、ペレツト生成孔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、水素ペレツトの
発射により１つのペレツト生成孔５３に熱が発生
した場合、この熱のペレツトキヤリアデイスク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、隣接するペレツト生
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３６のいずれかを引くことに
よりペレツトキヤリアデイスク３を所定量回転さ
せるようにしている。この回転量を規制するため
に図示しないストツパが設けられ、このストツパ
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図はペレツトキヤリアデイスク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
せてペレツト生成孔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。

上記ペレツトキヤリアデイスク３に形成された
ペレツト生成孔５３は、第３図に示すように、第
１のクライオヘツド１に形成されたペレツト発射
孔５１および中心孔５４に対向する位置に形成さ
れており、ペレツトキヤリアデイスク３を回転さ
せることによりペレツト生成孔５３がペレツト生
成孔５２にも対向するようにしている。このペレ
ツト生成孔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
ことによりペレツト生成孔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、ペレツトキヤリアデイスク３のペレツト生成
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、ペレツト生成孔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
のクライオヘツド１と第２のクライオヘツド２と
の相対向する面には突出部が形成されて、その先
端面にペレツトキヤリアデイスク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
端部付近にはストツパ９ａが設けられるとともに
アーマチヤ（吸着体）８７が外嵌されてナツト８
８により締付けられている。またスペーサ８０ａ
が第２のクライオヘツド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のクライオヘツド２に図面の左方向の押圧力
を作用させ、これによつて第１のクライオヘツド
１および第２のクライオヘツド２をペレツトキヤ
リアデイスク３の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９７ａ
が螺着され、このスラスト軸受カラー９７ａは軸
継手９６によつてモータ９５の回転軸９５ａと同
軸に連結されている。この継手９６は回転軸９５
ａに対しては固定され、スラスト軸受カラー９７
ａ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のクライオヘツド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つてスラスト軸
受カラー９７ａ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９７ａ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
のねじに沿つて前進し、ベアリング９７およびス
ペーサ８０を介して第２のクライオヘツド２を押
圧し、第１のクライオヘツド１および第２のクラ
イオヘツド２をペレツトキヤリアデイスク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のクライオヘツド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７２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
が巻付けられてなる加熱手段が接続され、さらに
蓄熱体７３にストツプ弁７５ａを有する冷却管７
５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のクライオヘツド２を押圧することにより第
１のクライオヘツド１および第２のクライオヘツ
ド２をペレツトキヤリアデイスク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、ストツプ弁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
心軸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
イオヘツド１を移動可能にし、第２のクライオヘ
ツド２を固定させた点が異なつている。すなわ
ち、第１のクライオヘツド１とシールドケーシン
グ４のシールドカバー４２との間にフランジ２
６，２７を介してベローズ２５が取付けられ、ま
た第２のクライオヘツド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によつて結合されている。

この構成では、圧力室８内の加圧により第１の
クライオヘツド１が移動することによつて、ペレ
ツトキヤリアデイスク３に第１のクライオヘツド
１および第２のクライオヘツド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１０
０内および室２００内を真空排気設備により真空
引きした後、寒材導入管７７および７８にそれぞ
れ別の供給設備から寒材（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のクライオヘツド１および
２を冷却する。第１および第２のクライオヘツド
１および２を寒材の液体温度近くまで冷却した
後、寒材の供給を停止し、ヘリウムガスを導入す
ることにより寒材導入管７７および７８内の寒材
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のクライオヘツド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３
６を介してペレツトキヤリアデイスク３を回転さ
せて、ペレツト生成孔５３を第１のクライオヘツ
ド１のペレツト生成孔５２に対向させる。この状
態でペレツト生成孔５３は第２のクライオヘツド
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のクライオヘツド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のクライオヘツ
ド２を押圧する。これによつて第２のクライオヘ
ツド２は第１のクライオヘツド１側に押され、第
１および第２のクライオヘツド１，２の冷却面３
９によつてペレツトキヤリアデイスク３を挟み付
けて冷却する。

第１および第２のクライオヘツド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
ペレツトキヤリアデイスク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
ツトキヤリアデイスクとの間に良好な熱伝導度が
なされ、したがつてペレツトキヤリアデイスクは
急速に冷却される。

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

この際、ペレツトキヤリアデイスク３は、スリ
ツト３５によつてパツキン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
ペレツト生成孔５３が形成された領域は、板厚の
薄い領域３７によつ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
キシブルチユーブ３１を通して各水素ガス導入管
３０およびペレツト生成孔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
た寒材導入管７８により冷却（予冷）された後、
分配管３２を通つ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。ペレツト
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〓以下）に冷却されているために、
短時間で固化し、固体水素ペレツトが生成され
る。

上記固体水素ペレツ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
オヘツド１，２によるペレツトキヤリアデイスク
３の挟み付けを解除する。そして作動装置により
ペレツトキヤリアデイスク３を回転させて固体水
素ペレツトが充填されているペレツト生成孔５３
を第１のクライオヘツド１のペレツト発射孔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
ツド１に取付けられたアダプタ５のペレツト生成
孔５２からペレツト発射孔５１までの僅かな量で
あり、この回転によりすべて（６個）のペレツト
生成孔５３にそれぞれペレツト発射孔５１に対向
するようになる。

一方、ペレツト発射孔５３に対向していたペレ
ツト生成孔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
ヘツド２を押圧し、冷却面３９によりペレツトキ
ヤリアデイスク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を圧着させてペレツト
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
スの圧力で各ペレツト生成孔５２中の固体水素ペ
レツトを順次発射させる。

発射された水素ペレツトは銃身７中で加速さ
れ、核融合プラズマ実験装置に向つて順次飛んで
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、ペレツト発射孔５１およびペ
レツト生成孔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ツトキヤリア
デイスク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ツトが
充填された隣接のペレツト生成孔５３に急速に伝
達されると、固化した水素ペレツトが溶解される
おそれがあるが、上記装置ではアダプタ５によつ
てこの熱の急速な伝達を防止している。すなわ
ち、第１のクライオヘツド１は熱伝導率の高い材
料で構成されているが、ペレツト発射孔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、ペレツト発射孔５１
からの熱は急速には周囲に伝達されない。

また第２のクライオヘツド２もペレツト生成孔
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ツト発射位置への急速な熱伝
導は防止されている。

さらにペレツトキヤリアデイスク３もペレツト
生成孔５３間にはスリツト３５が形成されて、熱
が伝達されにくいようになつており、またこの熱
のペレツトキヤリアデイスク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、隣接するペレツト生成孔
５３に熱が伝達されるのが阻止される。

なお、上記水素ペレツ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、水素ペレツ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。

全ての水素ペレツトの発射を完了した後、ペレ
ツトキヤリアデイスク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のクライオヘツド１，２によるペ
レツトキヤリアデイスク３の挟持を解除し、ペレ
ツトキヤリアデイスク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ツトキ
ヤリアデイスク３を回転させて、ペレツト生成孔
５３を第１のクライオヘツド１のペレツト生成孔
５２および第２のクライオヘツド２のアダプタ
（盲栓）６１に対向させる。

この状態では、第１のクライオヘツド１のペレ
ツト生成孔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
ツド２を押圧し、冷却面３９によりペレツトキヤ
リアデイスク３を挟み付けるとともに、パツキン
３３を圧着させてペレツト生成孔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。
これによつて第１および第２のクライオヘツド
１，２は温度上昇し、その熱によつてペレツト生
成孔５２中の固体水素が溶解する。

そしてこの溶解によつて水素は急速に膨脹する
が、分配管３２によつてクツシヨンの作用が果さ
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ツトの発射の１サイ
クルが終了したので、つぎに寒材導入管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のクライオヘツド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
イオヘツド２を押圧する力は中心軸９を通して第
１のクライオヘツド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
段によつて第１のクライオヘツドと第２のクライ
オヘツドとがペレツトキヤリアデイスクに圧着さ
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のクライオヘツドに結合された中
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図のペレツトキヤリアデイスクの部分拡
大断面図、第４図は第１図のクライオヘツドの正
面図、第５図はその中央縦断面図、第６図は背面
図、第７図はペレツトキヤリアデイスクの正面
図、第８図はペレツトキヤリアデイスクの他の例
を示す正面図、第９図〜第１２図はそれぞれ第１
および第２のクライオヘツドをペレツトキヤリア
デイ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のクライオヘツド、２……第２のク
ライオヘツド、３……ペレツトキヤリアデイス
ク、４……シールドケーシング、５，５６，６１
……アダプタ、７……水素ペレツト発射用の銃
身、８……圧力室、９……中心軸、１０……本体
ケーシング、７２……形状記憶合金製のスプリン
グ、８０，８０ａ……断熱スペーサ、８６……電
磁石、８７……吸着本体、９５……モータ、９７
ａ……スラスト軸受カラー。

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
   のクライオヘツド、第２のクライオヘツドおよび
   ペレツトキヤリアデイスクが配置され、上記ペレ
   ツトキヤリアデイスクを極低温に冷却する冷却手
   段と、水素ペレツト用の水素ガスを供給する水素
   ガス供給手段と、水素ペレツトを発射する高圧ガ
   ス供給手段とを有し、このペレツトキヤリアデイ
   スクには貫通孔からなる第１のペレツト生成孔が
   形成され、かつペレツトキヤリアデイスクはケー
   シング外の作動手段によつて回転可能に構成さ
   れ、第１のクライオヘツドは上記ペレツトキヤリ
   アデイ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のペレツト生成孔に供給する第２
   のペレツト生成孔および第１のペレツト生成孔に
   高圧ガスを噴射して水素ペレツトを発射させるペ
   レツト発射孔とが形成されてなり、第２のクライ
   オヘツドは上記ペレツトキヤリアデイスクの他方
   の面に対向して配置され、かつ上記水素ペレツト
   生成時に第２のペレツト生成孔を塞ぐ盲栓と、発
   射された水素ペレツトを加速する銃身とが具備さ
   れてなり、第１のクライオヘツドまたは第２のク
   ライオヘツドのいずれか一方は上記ケーシングに
   固定され、第１のクライオヘツドおよび第２のク
   ライオヘツドは熱伝導率の高い材料で構成され、
   第１のクライオヘツドと第２のクライオヘツドと
   をペレツトキヤリアデイ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のクライオヘツドに固定されて第２のクライオ
   ヘツドを貫通する中心軸の他端部に結合され、第
   １のクライオヘツドおよび第２のクライオヘツド
   をペレツトキヤリアデイ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ツ
   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
   レツト入射装置。 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のクライオヘツドに
   結合され、上記電磁石に対する通電により第１の
   クライオヘツドおよび第２のクライオヘツドがペ
   レツトキヤリアデイ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
   項記載の水素ペレツト入射装置。 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のクライオヘツドに結合され、上記スラ
   スト軸受カラーの回転により第１のクライオヘツ
   ドおよび第２のクライオヘツドがペレツトキヤリ
   アデイ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
   ペレツト入射装置。 ５ 上記駆動手段は、上記中心軸の端部と第２の
   クライオヘツ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のクライオヘツドおよび第２のクライオヘツ
   ドがペレツトキヤリアデイ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項記載の水素ペレツト入射装置。