JPH0820531B2 - 核融合装置の真空容器 - Google Patents
核融合装置の真空容器Info
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- JPH0820531B2 JPH0820531B2 JP3057221A JP5722191A JPH0820531B2 JP H0820531 B2 JPH0820531 B2 JP H0820531B2 JP 3057221 A JP3057221 A JP 3057221A JP 5722191 A JP5722191 A JP 5722191A JP H0820531 B2 JPH0820531 B2 JP H0820531B2
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- vacuum container
- shield
- fusion device
- plate
- toroidal
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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
- Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放射線遮蔽性能が要求
される核融合装置（本明細書においては、核融合炉も含
むものとする）のトーラス型真空容器に関するものであ
る。
される核融合装置（本明細書においては、核融合炉も含
むものとする）のトーラス型真空容器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、中性子の発生を伴う核融合装置
のトーラス型真空容器は、プラズマ閉込めのために真空
バウンダリーが形成されており、運転中やプラズマディ
スラプション時の外荷重に対する耐久性及び放射線遮蔽
性能を備え持つ必要がある。
のトーラス型真空容器は、プラズマ閉込めのために真空
バウンダリーが形成されており、運転中やプラズマディ
スラプション時の外荷重に対する耐久性及び放射線遮蔽
性能を備え持つ必要がある。
【０００３】更に、真空容器構造は、プラズマ立ち上げ
時の磁場のしみ込みの観点から、数十μΩ程度以上のト
ロイダル方向一周抵抗値を確保する必要があった。
時の磁場のしみ込みの観点から、数十μΩ程度以上のト
ロイダル方向一周抵抗値を確保する必要があった。
【０００４】これらの諸条件を満たすべく、従来の核融
合装置の真空容器としては、トロイダル方向に集中抵抗
部を設ける集中抵抗型、あるいは、遮蔽体を電気的かつ
構造的に分離して機能を独立させ、薄板等の構造材で構
成させる均一抵抗型が採用されていた。
合装置の真空容器としては、トロイダル方向に集中抵抗
部を設ける集中抵抗型、あるいは、遮蔽体を電気的かつ
構造的に分離して機能を独立させ、薄板等の構造材で構
成させる均一抵抗型が採用されていた。
【０００５】図６〜図９は、集中抵抗型真空容器の構造
を概念的に示したものである。図示するように、この真
空容器１は、所定の遮蔽性能を満たす板厚を有する金属
製の遮蔽体２から成り、トロイダル方向一周抵抗値を確
保するために、複数の集中抵抗体３及び電気絶縁部４が
遮蔽体２のトロイダル方向の適宜箇所に配置されてい
る。
を概念的に示したものである。図示するように、この真
空容器１は、所定の遮蔽性能を満たす板厚を有する金属
製の遮蔽体２から成り、トロイダル方向一周抵抗値を確
保するために、複数の集中抵抗体３及び電気絶縁部４が
遮蔽体２のトロイダル方向の適宜箇所に配置されてい
る。
【０００６】プラズマディスラプション時、集中抵抗体
３には、真空容器１に誘起される渦電流によりジュール
発熱が生じる。このため、集中抵抗体３には、その発熱
を許容し得る熱容量が要求されると同時に、発生する電
磁力に耐え得る強度及び支持機構が必要となる。従っ
て、実際の集中抵抗型真空容器１は、図１０に示すよう
に、極めて複雑な構造となっていた。
３には、真空容器１に誘起される渦電流によりジュール
発熱が生じる。このため、集中抵抗体３には、その発熱
を許容し得る熱容量が要求されると同時に、発生する電
磁力に耐え得る強度及び支持機構が必要となる。従っ
て、実際の集中抵抗型真空容器１は、図１０に示すよう
に、極めて複雑な構造となっていた。
【０００７】また、図１１〜図１４は、均一抵抗型真空
容器の構造を概念的に示したものである。この均一抵抗
型真空容器５は、真空容器壁６と、その内部に設けられ
た遮蔽体７とから主に構成されている。遮蔽体７は、絶
縁体８によりトロイダル方向に電気的かつ構造的に分離
されているため、真空容器壁６には遮蔽性能以外の、構
造強度の確保及び一周抵抗値の確保が要求される。そこ
で、真空容器壁６は、例えば図１４に示すように、薄板
９、１０の二重壁で構成させることにより、集中抵抗部
を設けずにトロイダル方向の一周抵抗値を確保し、二重
壁９、１０間には構造材１１を配置することで構造強度
を保っている。
容器の構造を概念的に示したものである。この均一抵抗
型真空容器５は、真空容器壁６と、その内部に設けられ
た遮蔽体７とから主に構成されている。遮蔽体７は、絶
縁体８によりトロイダル方向に電気的かつ構造的に分離
されているため、真空容器壁６には遮蔽性能以外の、構
造強度の確保及び一周抵抗値の確保が要求される。そこ
で、真空容器壁６は、例えば図１４に示すように、薄板
９、１０の二重壁で構成させることにより、集中抵抗部
を設けずにトロイダル方向の一周抵抗値を確保し、二重
壁９、１０間には構造材１１を配置することで構造強度
を保っている。
【０００８】しかし、真空容器壁６と遮蔽体７は相互に
支持し合う必要があるため、何らかの支持機構１２が必
要となる。かかる支持機構１２は、プラズマディスラプ
ション時に発生する電磁力を支持し得る構造にすると同
時に、真空容器壁６と遮蔽体７との間の熱膨張差の吸収
及び電気絶縁の確保という相反する条件を満足し得るも
のでなくてはならない。従って、均一抵抗型真空容器５
の場合、特に真空容器壁６と遮蔽体７との間の接続構造
が信頼性及び現実性のあるものでなくてはならず、高度
の技術が要求されていた。図１５は、実際の均一抵抗型
真空容器の構造例を示している。
支持し合う必要があるため、何らかの支持機構１２が必
要となる。かかる支持機構１２は、プラズマディスラプ
ション時に発生する電磁力を支持し得る構造にすると同
時に、真空容器壁６と遮蔽体７との間の熱膨張差の吸収
及び電気絶縁の確保という相反する条件を満足し得るも
のでなくてはならない。従って、均一抵抗型真空容器５
の場合、特に真空容器壁６と遮蔽体７との間の接続構造
が信頼性及び現実性のあるものでなくてはならず、高度
の技術が要求されていた。図１５は、実際の均一抵抗型
真空容器の構造例を示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年のプラ
ズマ技術の進展により、真空容器に要求されるトロイダ
ル方向の一周抵抗値は数μΩ程度まで許容し得るように
なってきた。しかし、二重水素と三重水素を燃料とする
核融合装置の真空容器では、例えばステンレス鋼と水で
真空容器壁を構成するとすれば、４０〜１００cm程度の
放射線遮蔽厚が必要となる一方で、実効板厚を１０〜１
５cmに抑えなければ、集中抵抗部を設けることなく、ト
ロイダル方向一周抵抗値を数μΩ程度とすることは困難
であり、炉心構造の複雑化は依然として避けられなかっ
た。
ズマ技術の進展により、真空容器に要求されるトロイダ
ル方向の一周抵抗値は数μΩ程度まで許容し得るように
なってきた。しかし、二重水素と三重水素を燃料とする
核融合装置の真空容器では、例えばステンレス鋼と水で
真空容器壁を構成するとすれば、４０〜１００cm程度の
放射線遮蔽厚が必要となる一方で、実効板厚を１０〜１
５cmに抑えなければ、集中抵抗部を設けることなく、ト
ロイダル方向一周抵抗値を数μΩ程度とすることは困難
であり、炉心構造の複雑化は依然として避けられなかっ
た。
【００１０】また、炉心構造の複雑化に起因する真空維
持や構造強度に対する信頼性の低下が、工学上の問題点
として指摘されていた。
持や構造強度に対する信頼性の低下が、工学上の問題点
として指摘されていた。
【００１１】そこで、本発明の目的は、トロイダル方向
の一周抵抗値と、必要な放射線遮蔽厚の両者を構造強度
と共に成立させる簡易な真空容器を提供することにあ
る。
の一周抵抗値と、必要な放射線遮蔽厚の両者を構造強度
と共に成立させる簡易な真空容器を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による核融合装置のトーラス型真空容器は、
所定のトロイダル方向一周抵抗値を有すると共に、内外
の板間に一定の間隔が置かれている少なくとも２重の板
構造を採る真空容器壁と、前記真空容器壁内にトロイダ
ル方向及びポロイダル方向に多数のチェンバを形成する
ように、前記真空容器壁の板間でトロイダル方向及びポ
ロイダル方向に配置された多数の棚板と、前記各チェン
バ内に配置されると共に、前記真空容器壁の板及び前記
棚板から電気的に絶縁された遮蔽体と、から成ることを
特徴としている。
に、本発明による核融合装置のトーラス型真空容器は、
所定のトロイダル方向一周抵抗値を有すると共に、内外
の板間に一定の間隔が置かれている少なくとも２重の板
構造を採る真空容器壁と、前記真空容器壁内にトロイダ
ル方向及びポロイダル方向に多数のチェンバを形成する
ように、前記真空容器壁の板間でトロイダル方向及びポ
ロイダル方向に配置された多数の棚板と、前記各チェン
バ内に配置されると共に、前記真空容器壁の板及び前記
棚板から電気的に絶縁された遮蔽体と、から成ることを
特徴としている。
【００１３】
【作用】上記構成によれば、遮蔽体を電気的に分離しつ
つ真空容器壁内に一体化することができ、近年のプラズ
マ立ち上げ技術の進展を反映した数μΩ程度のトロイダ
ル方向一周抵抗値を満足すると同時に、遮蔽性能の要求
をも満たすことが可能となる。また、真空容器壁の板間
には多数の棚板が取り付けられるので、十分な構造強度
も得られる。
つ真空容器壁内に一体化することができ、近年のプラズ
マ立ち上げ技術の進展を反映した数μΩ程度のトロイダ
ル方向一周抵抗値を満足すると同時に、遮蔽性能の要求
をも満たすことが可能となる。また、真空容器壁の板間
には多数の棚板が取り付けられるので、十分な構造強度
も得られる。
【００１４】
【実施例】以下、図面と共に本発明の好適な実施例につ
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
【００１５】図１及び図２は、本発明による核融合装置
の真空容器の一実施例を示したものである。図示される
ように、真空容器２０はトーラス状（円環状）をなし、
内部は中空となっている。この真空容器２０の真空容器
壁２１は、垂直断面が略環状の外板２２と、その内部に
一定の間隔を置いて配置された垂直断面が略環状の内板
２３とから成る２重板構造となっている。外板２２と内
板２３との間には、真空容器２０の構造強度を確保する
ために、トロイダル方向及びポロイダル方向に多数の棚
板２４が配置されており、これらの棚板２４と、前記の
外板２２及び内板２３とによって、多数のチャンバ２５
がトロイダル方向及びポロイダル方向に形成されてい
る。各チャンバ２５内には、図３に示す如く、中性子遮
蔽性能を確保するために遮蔽体２６が配置されている。
の真空容器の一実施例を示したものである。図示される
ように、真空容器２０はトーラス状（円環状）をなし、
内部は中空となっている。この真空容器２０の真空容器
壁２１は、垂直断面が略環状の外板２２と、その内部に
一定の間隔を置いて配置された垂直断面が略環状の内板
２３とから成る２重板構造となっている。外板２２と内
板２３との間には、真空容器２０の構造強度を確保する
ために、トロイダル方向及びポロイダル方向に多数の棚
板２４が配置されており、これらの棚板２４と、前記の
外板２２及び内板２３とによって、多数のチャンバ２５
がトロイダル方向及びポロイダル方向に形成されてい
る。各チャンバ２５内には、図３に示す如く、中性子遮
蔽性能を確保するために遮蔽体２６が配置されている。
【００１６】遮蔽体２６は、図４及び図５に明示するよ
うに、複数枚の遮蔽板２７をスペーサ２８により間隔を
調整しつつ、固定ロッド２９及びナット３０でユニット
化したものである。核融合反応で生じる中性子はエネル
ギーが高いため、遮蔽板２７は原子番号の大きい元素か
ら成る金属（例えばステンレス鋼等）で構成する必要が
ある。また、遮蔽板２７間は真空容器２０の冷却水の流
路を兼ねており、そこに冷却水を満たすことにより所定
の遮蔽性能が得られる。冷却水は、真空容器の外板２２
に設けたヘダー（図示しない）から出入れされ、棚板２
４に設けた流路穴（図示していない）を通って真空容器
２０内を循環する。冷却水を取り囲む各板２２、２３、
２４、２７の間には大きな電位差は生じないので、冷却
水は、基本的に構造材の腐食を防ぐ程度に水質管理され
ていれば、電気の通路となってトロイダル方向一周抵抗
値に影響を与えることはない。
うに、複数枚の遮蔽板２７をスペーサ２８により間隔を
調整しつつ、固定ロッド２９及びナット３０でユニット
化したものである。核融合反応で生じる中性子はエネル
ギーが高いため、遮蔽板２７は原子番号の大きい元素か
ら成る金属（例えばステンレス鋼等）で構成する必要が
ある。また、遮蔽板２７間は真空容器２０の冷却水の流
路を兼ねており、そこに冷却水を満たすことにより所定
の遮蔽性能が得られる。冷却水は、真空容器の外板２２
に設けたヘダー（図示しない）から出入れされ、棚板２
４に設けた流路穴（図示していない）を通って真空容器
２０内を循環する。冷却水を取り囲む各板２２、２３、
２４、２７の間には大きな電位差は生じないので、冷却
水は、基本的に構造材の腐食を防ぐ程度に水質管理され
ていれば、電気の通路となってトロイダル方向一周抵抗
値に影響を与えることはない。
【００１７】各遮蔽体２６の、外板２２、内板２３及び
棚板２４との接触部は、セラミックコーティング等の絶
縁材が施され、遮蔽体２６と各板２２、２３、２４との
間が電気的に絶縁されるようになっている。その結果と
して、真空容器２０のトロイダル方向一周抵抗値が確保
される。
棚板２４との接触部は、セラミックコーティング等の絶
縁材が施され、遮蔽体２６と各板２２、２３、２４との
間が電気的に絶縁されるようになっている。その結果と
して、真空容器２０のトロイダル方向一周抵抗値が確保
される。
【００１８】上記実施例では、遮蔽体２６は、ユニット
化された複数枚の遮蔽板２７から成っているが、ユニッ
ト化せずに、表面に絶縁材を施した独立の遮蔽板を、遮
蔽条件を満たすように間隔を取って各チャンバ２５内に
配置させるだけでも良い。
化された複数枚の遮蔽板２７から成っているが、ユニッ
ト化せずに、表面に絶縁材を施した独立の遮蔽板を、遮
蔽条件を満たすように間隔を取って各チャンバ２５内に
配置させるだけでも良い。
【００１９】また、遮蔽体は、遮蔽機能を有する複数の
金属球の表面を絶縁処理し、当該金属球をチャンバ内に
封入した構造のものであっても良い。
金属球の表面を絶縁処理し、当該金属球をチャンバ内に
封入した構造のものであっても良い。
【００２０】更に、上記実施例による真空容器２０は外
板２２と内板２３の２重構造となっているが、構造強度
を増すために３重以上としても良い。３重構造の場合、
遮蔽体は、中間の板と外板との間又は中間の板と内板の
間、あるいはその両方に、適宜配置されることになる。
板２２と内板２３の２重構造となっているが、構造強度
を増すために３重以上としても良い。３重構造の場合、
遮蔽体は、中間の板と外板との間又は中間の板と内板の
間、あるいはその両方に、適宜配置されることになる。
【００２１】
【発明の効果】以上から理解されるように、本発明によ
る核融合装置の真空容器は、基本的には均一抵抗型構造
となっている。従って、トロイダル方向の一周抵抗値を
数μΩ程度とすることができる。また、真空容器の容器
壁内に形成されたチャンバ内に遮蔽体を電気的に分離し
た状態で配置しているので、トロイダル方向一周抵抗値
を損なうことなく、所望の遮蔽性能を確保することがで
きる。
る核融合装置の真空容器は、基本的には均一抵抗型構造
となっている。従って、トロイダル方向の一周抵抗値を
数μΩ程度とすることができる。また、真空容器の容器
壁内に形成されたチャンバ内に遮蔽体を電気的に分離し
た状態で配置しているので、トロイダル方向一周抵抗値
を損なうことなく、所望の遮蔽性能を確保することがで
きる。
【００２２】また、この真空容器は均一抵抗型であり、
かつ、単純な棚板構造となっているため、従来に比べて
簡易な真空容器構造が成立すると共に、強度上の必要に
応じて棚板を追加する等、部分的な調整が可能であり、
構造設計上のフレキシビリティも十分に備えている。
かつ、単純な棚板構造となっているため、従来に比べて
簡易な真空容器構造が成立すると共に、強度上の必要に
応じて棚板を追加する等、部分的な調整が可能であり、
構造設計上のフレキシビリティも十分に備えている。
【００２３】更に、遮蔽体は真空容器壁のチャンバ内に
配置するだけで済み、遮蔽体の支持機構が不要となるの
で、炉心構造の簡素化が図れる。この炉心構造の簡素化
は、製作・組立を容易にしコストダウンを図ることがで
き、また、真空維持や構造強度に対する信頼性を向上さ
せることができる。
配置するだけで済み、遮蔽体の支持機構が不要となるの
で、炉心構造の簡素化が図れる。この炉心構造の簡素化
は、製作・組立を容易にしコストダウンを図ることがで
き、また、真空維持や構造強度に対する信頼性を向上さ
せることができる。
【図１】本発明による核融合装置の真空容器の構造概念
を部分的に示す水平断面図である。
を部分的に示す水平断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿っての断面図である。
【図３】図２のＢ部の拡大図である。
【図４】本発明による真空容器で用いられる遮蔽体の一
実施例を示す斜視図である。
実施例を示す斜視図である。
【図５】図４のＣ部の拡大断面図である。
【図６】従来の集中抵抗型真空容器の構造概念を部分的
に示す水平断面図である。
に示す水平断面図である。
【図７】図６のＤ−Ｄ線に沿っての断面図である。
【図８】図６のＥ−Ｅ線に沿っての断面図である。
【図９】図６のＦ部の拡大図である。
【図１０】従来の実際の集中抵抗型真空容器を示す、図
６のＦ部に相当する部分の断面図である。
６のＦ部に相当する部分の断面図である。
【図１１】従来の均一抵抗型真空容器の構造概念を部分
的に示す水平断面図である。
的に示す水平断面図である。
【図１２】図１１のＧ−Ｇ線に沿っての断面図である。
【図１３】図１１のＨ−Ｈ線に沿っての断面図である。
【図１４】図１１のＩ部の拡大図である。
【図１５】従来の実際の均一抵抗型真空容器を示す、図
１１のＩ部に相当する部分の断面図である。
１１のＩ部に相当する部分の断面図である。
２０ 真空容器 ２１ 真空容器壁 ２２ 外板 ２３ 内板 ２４ 棚板 ２５ チャンバ ２６ 遮蔽体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 泰 茨城県那珂郡那珂町大字向山801番地の１ 日本原子力研究所那珂研究所内 (72)発明者 鈴木 優 東京都港区芝公園二丁目４番１号 三菱原 子力工業株式会社内 (72)発明者 山田 政男 東京都港区芝公園二丁目４番１号 三菱原 子力工業株式会社内 (72)発明者 富田 充 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 核融合装置に用いられるトーラス型の真
空容器であって、所定のトロイダル方向一周抵抗値を有
すると共に、内外の板間に一定の間隔が置かれている少
なくとも２重の板構造を採る真空容器壁と、前記真空容
器壁内にトロイダル方向及びポロイダル方向に多数のチ
ェンバを形成するように、前記真空容器壁の板間でトロ
イダル方向及びポロイダル方向に配置された多数の棚板
と、前記各チェンバ内に配置されると共に、前記真空容
器壁の板及び前記棚板から電気的に絶縁された遮蔽体
と、から成る核融合装置の真空容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3057221A JPH0820531B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 核融合装置の真空容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3057221A JPH0820531B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 核融合装置の真空容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04291193A JPH04291193A (ja) | 1992-10-15 |
| JPH0820531B2 true JPH0820531B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=13049477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3057221A Expired - Lifetime JPH0820531B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 核融合装置の真空容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820531B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111883280A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-11-03 | 北京利方达真空技术有限责任公司 | 一种具有中子慢化和中子屏蔽及冷却功能的真空室 |
| CN121018442B (zh) * | 2025-08-29 | 2026-04-10 | 聚变能(合肥)工程设计院有限公司 | 一种紧凑型聚变堆中冷屏与真空室装配定位方法及系统 |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP3057221A patent/JPH0820531B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04291193A (ja) | 1992-10-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19961015 |