JPH0789155B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents
高周波加熱装置Info
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- JPH0789155B2 JPH0789155B2 JP60215569A JP21556985A JPH0789155B2 JP H0789155 B2 JPH0789155 B2 JP H0789155B2 JP 60215569 A JP60215569 A JP 60215569A JP 21556985 A JP21556985 A JP 21556985A JP H0789155 B2 JPH0789155 B2 JP H0789155B2
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は核融合（実験）装置等におけるプラズマ加熱用
高周波加熱装置に係り、特に低減ハイブリッド波帯高周
波加熱装置に関する。
高周波加熱装置に係り、特に低減ハイブリッド波帯高周
波加熱装置に関する。
核融合（実験）装置におけるプラズマ加熱は、プラズマ
中に電流を通して加熱するジュール加熱の他に、第２段
加熱方法として中性粒子加熱法や高周波加熱法などで行
なわれている。ここで、高周波加熱法は、高周波電磁波
のエネルギーをプラズマに吸収させてプラズマの温度を
上げる方法であり、使用する周波数によって各種の方式
があり、その１つに低減ハイブリッド波帯高周波加熱が
ある。その１つの例を第４図に示す。
中に電流を通して加熱するジュール加熱の他に、第２段
加熱方法として中性粒子加熱法や高周波加熱法などで行
なわれている。ここで、高周波加熱法は、高周波電磁波
のエネルギーをプラズマに吸収させてプラズマの温度を
上げる方法であり、使用する周波数によって各種の方式
があり、その１つに低減ハイブリッド波帯高周波加熱が
ある。その１つの例を第４図に示す。
即ち、高出力の電磁波を発生・増幅する高周波発振器
１、この高周波発振器１で発生した電磁波を核融合（実
験）装置２まで伝送する高周波伝送系３、および伝送系
３の端末から電磁波をプラズマ４に放出する高周波結合
系５から構成される。
１、この高周波発振器１で発生した電磁波を核融合（実
験）装置２まで伝送する高周波伝送系３、および伝送系
３の端末から電磁波をプラズマ４に放出する高周波結合
系５から構成される。
中でも高周波結合系５は、核融合（実験）装置２のポー
ト2aより挿入されるので、寸法制約もあり、狭い空間に
設けなければならない。
ト2aより挿入されるので、寸法制約もあり、狭い空間に
設けなければならない。
第５図に高周波結合系５のより詳細な構成を示す。第５
図において６は矩形状の導波管であり、通常複数個の導
波管６を格子状に配列される。電磁波はこの各々の導波
管６の中を伝送され、プラズマ４に放出される。これら
の導波管６は、導波管束容器７によって全体を覆われて
いる。また導波管容器７は、冷却用通路８が設けられ、
この通路８の中にはガス等の冷媒を流し、導波管束容器
７及び導波管６を冷却できるようになっていることもあ
る。また結合系５の後端部には接続導波管９が接続され
伝送系３と結ばれる。
図において６は矩形状の導波管であり、通常複数個の導
波管６を格子状に配列される。電磁波はこの各々の導波
管６の中を伝送され、プラズマ４に放出される。これら
の導波管６は、導波管束容器７によって全体を覆われて
いる。また導波管容器７は、冷却用通路８が設けられ、
この通路８の中にはガス等の冷媒を流し、導波管束容器
７及び導波管６を冷却できるようになっていることもあ
る。また結合系５の後端部には接続導波管９が接続され
伝送系３と結ばれる。
しかるに導波管６は、プラズマ先端側においては先ず、
隣り合う導波管６の隙間を小さくした方がプラズマ中に
効率よく電磁波を入射できるため、ますます導波管６同
志のピッチを狭くすることが望ましい。
隣り合う導波管６の隙間を小さくした方がプラズマ中に
効率よく電磁波を入射できるため、ますます導波管６同
志のピッチを狭くすることが望ましい。
一方、各融合条件を満足するべく入射する電磁波の出力
は大きくなり、導波管６に発生する高周波損失も増えて
きている。この場合、プラズマ４からの入射熱も併せて
考えると導波管６の冷却が困難になってきている。通
常、導波管６はステンレス鋼で作られ、その熱伝導率も
悪い上に、その周囲を風冷した程度では、導波管６の隙
間には流体が流れにくく、導波管６の温度は数百度に達
することがあった。そのため導波管６に生ずる熱応力も
大きくなり、機械的強度上問題となる。
は大きくなり、導波管６に発生する高周波損失も増えて
きている。この場合、プラズマ４からの入射熱も併せて
考えると導波管６の冷却が困難になってきている。通
常、導波管６はステンレス鋼で作られ、その熱伝導率も
悪い上に、その周囲を風冷した程度では、導波管６の隙
間には流体が流れにくく、導波管６の温度は数百度に達
することがあった。そのため導波管６に生ずる熱応力も
大きくなり、機械的強度上問題となる。
また、最近では電磁波を効率よく入射させるため、矩形
導波管６の長辺側を横一列に密着させることも考えられ
ている。その場合、導波管６の冷却はますます困難とな
ってきている。
導波管６の長辺側を横一列に密着させることも考えられ
ている。その場合、導波管６の冷却はますます困難とな
ってきている。
本発明は上記事情に基づいてなされたもので、その目的
は、低減ハイブリッド波帯の導波管束を効率よく冷却で
き、もって高出力・高効率でプラズマ加熱が可能な高周
波加熱装置を提供することにある。
は、低減ハイブリッド波帯の導波管束を効率よく冷却で
き、もって高出力・高効率でプラズマ加熱が可能な高周
波加熱装置を提供することにある。
かかる目的を達成するために本発明による高周波加熱装
置は、複数個の導波管からなる結合系を備えた高周波加
熱装置において、上記導波管間に良熱伝導体の間隙片を
少なくとも各導波管の水平方向の側壁と密着するように
介挿し、この間隔片の延出部端部に前期導波管を間接的
に冷却するための冷却手段を設けたことを特徴とする。
置は、複数個の導波管からなる結合系を備えた高周波加
熱装置において、上記導波管間に良熱伝導体の間隙片を
少なくとも各導波管の水平方向の側壁と密着するように
介挿し、この間隔片の延出部端部に前期導波管を間接的
に冷却するための冷却手段を設けたことを特徴とする。
このような構成によれば、導波管間に冷却材を流通させ
ることなく、間隔片を熱伝導媒体とし、この間隔片の延
出部端部に設けた冷却手段で導波管を冷却する間接冷却
方式が実現され、これにより導波管に発生するジュール
発熱を間隔片を介して熱伝導を利用した間接冷却で除熱
できる。また、導波管間に冷却材を流通させることなく
効率良く導波管を冷却できるので、導波管の垂直方向の
側壁間のギャップを小さく、密着させることも可能であ
る。従って、電磁波を限られたスペースでより効率よく
入射できる。
ることなく、間隔片を熱伝導媒体とし、この間隔片の延
出部端部に設けた冷却手段で導波管を冷却する間接冷却
方式が実現され、これにより導波管に発生するジュール
発熱を間隔片を介して熱伝導を利用した間接冷却で除熱
できる。また、導波管間に冷却材を流通させることなく
効率良く導波管を冷却できるので、導波管の垂直方向の
側壁間のギャップを小さく、密着させることも可能であ
る。従って、電磁波を限られたスペースでより効率よく
入射できる。
〔発明の実施例〕 以下本発明による高周波加熱装置の一実施例を第１図を
参照して説明する。第１図は複数の導波管６の断面図で
ある。
参照して説明する。第１図は複数の導波管６の断面図で
ある。
第１図に示すように上下導波管６の間に間隔片10を挟み
込む。また間隔片10は、導波管６の両サイドに延長し、
この両端部10aに配管11を溶接やロー付によって固定す
る。
込む。また間隔片10は、導波管６の両サイドに延長し、
この両端部10aに配管11を溶接やロー付によって固定す
る。
第２図は、上下導波管６の間に間隔片12が収められ、そ
の間隔片12における隣り合う導波管６の間の隙間に介在
される延出部12aが形成され、この延出部12aに配管11が
納められている例である。
の間隔片12における隣り合う導波管６の間の隙間に介在
される延出部12aが形成され、この延出部12aに配管11が
納められている例である。
第３図は、導波管６の間に間隔片13が収められ、間隔片
13の端部を延長し、この延長部13aは、導波管容器７に
ボルト14によりボルト締めされる。この導波管容器７に
は冷却用通路８が設けられ、それ自体が冷却される。す
なわち、間隔片13は導波管容器７を介して冷却用通路８
に熱的に接続されるので、間隔片13は間接冷却され得
る。
13の端部を延長し、この延長部13aは、導波管容器７に
ボルト14によりボルト締めされる。この導波管容器７に
は冷却用通路８が設けられ、それ自体が冷却される。す
なわち、間隔片13は導波管容器７を介して冷却用通路８
に熱的に接続されるので、間隔片13は間接冷却され得
る。
上記において間隔片10,12,13は、上下導波管６に挟まれ
るようにした平らな断面を有するものでも良いし、図示
するように導波管６が収まるように延出部12a,13bによ
り凹凸を設けても良い。この場合は凹部に導波管６が収
まるようになる。間隔片10,12,13長さは適宜に熱負荷の
量によって決めて良い。
るようにした平らな断面を有するものでも良いし、図示
するように導波管６が収まるように延出部12a,13bによ
り凹凸を設けても良い。この場合は凹部に導波管６が収
まるようになる。間隔片10,12,13長さは適宜に熱負荷の
量によって決めて良い。
次に、上記の如く構成された本実施例の動作について説
明する。
明する。
即ち、導波管６には高周波電流が流れるので、ジュール
損による発熱がある。またプラズマ側先端部により、プ
ラズマ４からの入熱がある。それらの発熱は良熱伝導体
材料、例えば銅からなる間隔片10,12,13へ伝わる。
損による発熱がある。またプラズマ側先端部により、プ
ラズマ４からの入熱がある。それらの発熱は良熱伝導体
材料、例えば銅からなる間隔片10,12,13へ伝わる。
又除熱は、第１図で言えば間隔片10に設けられた配管11
の中に冷媒を流し行なう。第２図で言えば間隔片12に設
けられた配管11に水等の冷媒を流し行なう。第３図の場
合は、間隔片13より導波管容器７へ熱伝導によって熱量
は伝えられ、導波管容器７に設けられた冷却用通路８に
冷媒を流し除熱される。
の中に冷媒を流し行なう。第２図で言えば間隔片12に設
けられた配管11に水等の冷媒を流し行なう。第３図の場
合は、間隔片13より導波管容器７へ熱伝導によって熱量
は伝えられ、導波管容器７に設けられた冷却用通路８に
冷媒を流し除熱される。
また、配管11または冷却用通路８に高温ガスを流せば、
導波管６を加熱することもできる。この加熱を高周波を
通さない時に行なうことにより、導波管６の内面からの
放出ガスを少なくする効果をもつ。このことはプラズマ
４への不純物の流入を少なくするのに役立つ。
導波管６を加熱することもできる。この加熱を高周波を
通さない時に行なうことにより、導波管６の内面からの
放出ガスを少なくする効果をもつ。このことはプラズマ
４への不純物の流入を少なくするのに役立つ。
このように冷却，加熱の両方の役割を果たすことも、冷
媒を変えることにより可能である。
媒を変えることにより可能である。
以上のように本実施例によれば、以下の如くの作用効果
を奏する。
を奏する。
本実施例によれば、導波管６が有効的に冷却可能である
ことから、第３図に示す隣合う導波管６のギッヤップＧ
を小さくつまり導波管６は配置効率が高められる。よっ
て単位空間当たりの導波管６の数が多くすることが可能
となり、これは、核融合（実験）装置の比較的小さいポ
ート2aにより、多数の導波管６が挿入可能となり、高周
波の入力効率も上げることができるものである。
ことから、第３図に示す隣合う導波管６のギッヤップＧ
を小さくつまり導波管６は配置効率が高められる。よっ
て単位空間当たりの導波管６の数が多くすることが可能
となり、これは、核融合（実験）装置の比較的小さいポ
ート2aにより、多数の導波管６が挿入可能となり、高周
波の入力効率も上げることができるものである。
ここで、本実施例の間隔片を用い間接的に導波管６を冷
却する方式と従来の直接的に導波管６を冷却する方式と
の差異について説明する。
却する方式と従来の直接的に導波管６を冷却する方式と
の差異について説明する。
即ち、隣合う導波管６のギャップＧは小さい方が空間的
効率も良いし、高周波入力の効率を上げることができ
る。その場合、従来の如く導波管６の外廻りを気体冷却
したとして、その熱伝導率は、数W/m2h゜Ｃ程度であ
る。また、導波管６の発熱は、高周波をプラズマ４にパ
ルス的に通すとしても数百W/m2h゜Ｃ程度である。この
ことは、気体の温度と導波管６の温度とが〜数百度の温
度差であることを示している。
効率も良いし、高周波入力の効率を上げることができ
る。その場合、従来の如く導波管６の外廻りを気体冷却
したとして、その熱伝導率は、数W/m2h゜Ｃ程度であ
る。また、導波管６の発熱は、高周波をプラズマ４にパ
ルス的に通すとしても数百W/m2h゜Ｃ程度である。この
ことは、気体の温度と導波管６の温度とが〜数百度の温
度差であることを示している。
一方、間隔片10,12,13を導波管６の間に介在すると、そ
の材料を銅とすれば、380W/m2h゜Ｃ程度の熱伝導率であ
る。また、導波管６の発生熱量はパルス運転したとして
も〜百W/m2h゜Ｃ程度である。間隔片10,12,13の受熱面
と配管11との温度差を20゜Ｃとすれば、その伝熱量は次
ぎの式によって規定できる。
の材料を銅とすれば、380W/m2h゜Ｃ程度の熱伝導率であ
る。また、導波管６の発生熱量はパルス運転したとして
も〜百W/m2h゜Ｃ程度である。間隔片10,12,13の受熱面
と配管11との温度差を20゜Ｃとすれば、その伝熱量は次
ぎの式によって規定できる。
Ｑ＝λ・（ΔT/l）・Ｓ 今、ΔT:配管11までの温度差（＝20゜Ｃ） l:導波管６の中央から配管11までの距離（＝0.1m） λ＝熱伝導率（＝380W/m2h゜Ｃ） Ｓ＝上下導波管６の隙間（0.005m）とし単位長さ（1m）
とすると（＝0.005m2） これにより熱量Ｑは、 Ｑ＝380W/mhである。
とすると（＝0.005m2） これにより熱量Ｑは、 Ｑ＝380W/mhである。
このことは導波管６の単位長さ当たりの発生熱数W/mhを
冷却するに充分である。
冷却するに充分である。
即ち、本実施例の間隔片を用い間接的に導波管６を冷却
する方式は、従来の導波管６を気体により直接冷却する
よりも優れた冷却方法であることが実証できている。
する方式は、従来の導波管６を気体により直接冷却する
よりも優れた冷却方法であることが実証できている。
特に、第３図に示すようにギャップＧが小さく導波管６
同士が密着している場合にあっては、伝熱量が高められ
ることになり、有効的である。また、導波管６の先端部
のプラズマ４と近接している部分では、導波管６への入
熱が増大することから、この部分では冷却効率の向上が
図られているものといえる。
同士が密着している場合にあっては、伝熱量が高められ
ることになり、有効的である。また、導波管６の先端部
のプラズマ４と近接している部分では、導波管６への入
熱が増大することから、この部分では冷却効率の向上が
図られているものといえる。
以上詳述したように本発明の高周波加熱装置は、複数個
の導波管からなる結合系を備えた高周波加熱装置におい
て、上記導波管間に良熱伝導体の間隙片を少なくとも各
導波管の水平方向の側壁と密着するように介挿し、この
間隔片の延出部端部に前期導波管を間接的に冷却するた
めの冷却手段を設けたことを特徴とする。
の導波管からなる結合系を備えた高周波加熱装置におい
て、上記導波管間に良熱伝導体の間隙片を少なくとも各
導波管の水平方向の側壁と密着するように介挿し、この
間隔片の延出部端部に前期導波管を間接的に冷却するた
めの冷却手段を設けたことを特徴とする。
このような構成によれば、導波管間に冷却材を流通させ
ることなく、間隔片を熱伝導媒体とし、この間隔片の延
出部端部に設けた冷却手段を導波管を冷却する間接冷却
方式が実現され、これにより導波管に発生するジュール
発熱を間隔片を介して熱伝導を利用した間接冷却で除熱
できる。また、導波管間に冷却材を流通させることなく
効率良く導波管を冷却できるので、導波管の垂直方向の
側壁間のギャップを小さく、密着させることも可能であ
る。従って、電磁波を限られたスペースでより効率よく
入射できる。
ることなく、間隔片を熱伝導媒体とし、この間隔片の延
出部端部に設けた冷却手段を導波管を冷却する間接冷却
方式が実現され、これにより導波管に発生するジュール
発熱を間隔片を介して熱伝導を利用した間接冷却で除熱
できる。また、導波管間に冷却材を流通させることなく
効率良く導波管を冷却できるので、導波管の垂直方向の
側壁間のギャップを小さく、密着させることも可能であ
る。従って、電磁波を限られたスペースでより効率よく
入射できる。
第１図乃至第３図は夫々本発明にかかる高周波加熱装置
の一実施例の要部を示す図、第４図は高周波加熱装置の
結合系を示す図、第５図は従来例を示す図てある。 １……高周波発信器、２……核融合（実験）装置、３…
…高周波伝送系、４……プラズマ、５……高周波結合
系、６……導波管、７……導波管束容器、８……冷却用
通路、９……接続導波管、10,12,13……間隔片、11……
配管。
の一実施例の要部を示す図、第４図は高周波加熱装置の
結合系を示す図、第５図は従来例を示す図てある。 １……高周波発信器、２……核融合（実験）装置、３…
…高周波伝送系、４……プラズマ、５……高周波結合
系、６……導波管、７……導波管束容器、８……冷却用
通路、９……接続導波管、10,12,13……間隔片、11……
配管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 建寿 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 中本 一成 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭61−245499（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】複数個の導波管からなる結合系を備えた高
周波加熱装置において、上記導波管間に良熱伝導体の間
隙片を少なくとも各導波管の水平方向の側壁と密着する
ように介挿し、この間隔片の延出部端部に前期導波管を
間接的に冷却するための冷却手段を設けたことを特徴と
する高周波加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60215569A JPH0789155B2 (ja) | 1985-09-28 | 1985-09-28 | 高周波加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60215569A JPH0789155B2 (ja) | 1985-09-28 | 1985-09-28 | 高周波加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6276198A JPS6276198A (ja) | 1987-04-08 |
| JPH0789155B2 true JPH0789155B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=16674601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60215569A Expired - Fee Related JPH0789155B2 (ja) | 1985-09-28 | 1985-09-28 | 高周波加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0789155B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61245499A (ja) * | 1985-04-24 | 1986-10-31 | 株式会社東芝 | 低域混成波加熱装置結合系 |
-
1985
- 1985-09-28 JP JP60215569A patent/JPH0789155B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6276198A (ja) | 1987-04-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |