JPH0868879A - 核融合装置の真空容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 予じめ製作された二重壁リブ構造の複数のセ
クタ―片を溶接接合して、ド―ナッ状に組立てた核融合
装置の真空容器において、組立当初は勿論、超伝導トロ
イダルコイルの分解のための切断に伴う再組立を高精度
・高強度でかつ安全に接合できる結合部構造を得る。 【構成】 セクタ―片12の両端部に固着されたリブ10の
最内外壁部分に、組立当初、真空容器壁として活用する
第１の内壁片18ａ，第１の外壁片21ａをそれぞれ接合す
る最内壁結合部15ａと最外壁結合部16ａとを設けるとと
もに、その各内壁に再組立する際の壁となる第２の内壁
片18ｂ，第２の外壁片21ｂをそれぞれ接合する内壁結合
部15ｂと外壁結合部16ｂとを設ける一方、最内壁結合部
15ａの内壁結合部15ｂとの間および最外壁結合部16ａと
外壁結合部16ｂとの間に溝を刻設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は核融合装置において、プ
ラズマを封じ込めるための真空容器に係り、とくに分解
および再組立を考慮した真空容器壁の結合部構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５はトカマク型核融合装置の一例を示
す縦断面図で、真空容器１はプラズマ２を真空中で封じ
込めるためのものであって、全体としてド―ナッ状に形
成されている。真空容器１の内側には燃料を増殖するブ
ランケット又は放射線しゃへい体（以下放射線しゃへい
体等と称する）３が設置され、また、この放射線しゃへ
い体等３のプラズマ２に対向する面に防護壁４が設けら
れている。真空容器１の外周にはプラズマ２を磁場で閉
じ込めて制御するための超伝導トロイダルコイル５や超
伝導ポロイダルコイル６が配設され、これら全体が断熱
容器であるクライオスタット７の中に収納されている。

【０００３】この様な構成の核融合装置において、真空
容器１にはプラズマ２の急速消滅時に電磁誘導作用で大
きな渦電流が誘起され、この渦電流と超伝導トロイダル
コイル５や超伝導ポロイダルコイル６で作られている強
磁場との相互作用で大きな電磁力が作用し、真空容器１
の壁にはフ―プ力として働く。したがって真空容器１に
は機械的剛性が高い事は勿論、電磁力を軽減するために
電気抵抗が大きい事が要求される。

【０００４】また、プラズマ２の核融合反応によって、
中性子やγ線等の核生成物が放射され、これにより真空
容器１や放射線しゃへい体等３、防護壁４が放射化され
る。さらに、真空容器１を透過して予測以上の核生成物
が超伝導トロイダルコイル５や超伝導ポロイダルコイル
６に照射されると、各コイル５，６が絶縁劣化したり、
核発熱で冷却不良を起したりする恐れがある。これらを
防止するには、放射線しゃへい体等３および真空容器１
で核生成物を十分にしゃへいする必要がある。以上説明
の様に、電気抵抗が大きくて機械的剛性が高く、十分な
しゃへい性能を有する真空容器の一実施例として図３お
よび図４に示すものが提案されている。

【０００５】この実施例の真空容器１は、予じめ製作さ
れた複数のセクタ―片12の両端の結合部13を溶接結合し
て、全体としてド―ナッ状に組立てる。各セクタ―片12
を形成する壁面は内壁８と外壁９の相互間をリブ10で補
強した二重壁により構成され、内壁８と外壁９およびリ
ブ10によって形成される空間内には、核生成物をしゃへ
いするしゃへい体ペブル11が多数充填されている。

【０００６】組立当初には、各セクタ―片12に超伝導ト
ロイダルコイル５を組立てた後に、セクタ―片12の両端
部の結合部13を溶接結合して一体化するが、この際結合
部１３の内壁８側は真空容器１の内部から、外壁９側は
真空容器１の外部から溶接結合する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この様に構成された核
融合装置において、不測の事態で超伝導トロイダルコイ
ル５が使用不能になった時、その超伝導トロイダルコイ
ル５を分解・修理する必要がある。この場合には真空容
器１の内、使用不能になった超伝導トロイダルコイル５
が組立てられているセクタ―片１２の両端の結合部13を
切断して分解する。しかし核融合装置の運転後では前記
したように放射線しゃへい体等３や真空容器１は放射化
されているため、組立当初のように人が真空容器１の内
部や外部に立ち入る事は生体保護の面でもはや不可能で
ある。したがって、放射線しゃへい体等３の真空容器１
内からの搬出や、真空容器１の切断および再組立作業は
すべて真空容器１の内部から図示しないロボットで行わ
なければならないので従来の構造では対応不可能であ
る。そこで、ロボットのアクセス性や再組立時の組立精
度および構造強度を維持できる最適な真空容器壁の結合
部構造が要望されている。

【０００８】本発明は以上のような事情に基づいてなさ
れたもので、組立当初は勿論、再組立時も精度良く、高
い構造強度を有して安全に結合できる核融合装置の真空
容器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に対応する発明は、真空容器を構成するセ
クタ―片の両端部に固着されたリブの最内外壁部分に、
組立当初、真空容器壁として活用する第１の内壁片，第
１の外壁片をそれぞれ接合する最内壁結合部と最外壁結
合部とを設けるとともに、前記リブの最内外壁部分を基
点に内側に向かう部分には、前記第１の内壁片，第１の
外壁片を切断して再組立する際、真空容器壁として活用
する第２の内壁片，第２の外壁片をそれぞれ接合する内
壁結合部と外壁結合部とを設ける一方、最内壁結合部と
内壁結合部との間および最外壁結合部と外壁結合部との
間に溝を刻設したものである。請求項２に対応する発明
は、請求項１記載の前記溝をリブの横断面中心軸に対し
て対称に設けたものである。

【００１０】

【作用】請求項１に対応する発明によれば、真空容器の
内部からロボットが容易にアクセスでき、組立当初は第
１の内壁片，第１の外壁片をそれぞれ最内外壁結合部
に、再組立時には第２の内壁片，第２の外壁片をそれぞ
れ切断部以外の予じめ加工された内外壁結合部に精度良
く、高強度で接合できる。

【００１１】請求項２によれば、結合部の内壁側と外壁
側とが中心軸に対して対称構造になるので、フ―プ力の
軸荷重負荷Ｐに対する剛性（変形）が内壁側と外壁側と
でほぼ等価になり、均等な荷重分担になる。また、リブ
の中心軸と結合部の中心軸とが一致するので偏心による
曲げモ―メントが発生しないので局部応力を小さくで
き、構造強度が増大する。

【００１２】

【実施例】以下本発明による核融合装置の真空容器の一
実施例を図１および図２を参照して説明する。図１，図
２は真空容器１を構成するセクタ―片12の両端部の結合
部13を示す断面図で、内壁８と外壁９の相互間をリブ10
で補強したセクタ―片12の両端部に固着されたリブ10の
最内外壁部分にそれぞれ最内壁結合部15ａと最外壁結合
部16ａを設けるとともに、前記リブ10の最内外壁部分を
基点に内側に向かう部分にはそれぞれ内壁結合部15ｂと
外壁結合部16ｂが設けられている。

【００１３】また最内壁結合部15ａと内壁結合部15ｂと
の間および最外壁結合部16ａと外壁結合部16ｂとの間に
は溝17が刻設されている。この様に構成された真空容器
１の組立当初は図１に示すように、先ず最外壁結合部16
ａに第１の外壁片21ａを溶接位置19で図示しないロボッ
トで溶接接合し、次に、最内壁結合部15ａに第１の内壁
片18ａを溶接位置19でロボットで溶接接合する。複数の
セクタ―片12を順次同工程で溶接接合してド―ナッ状に
真空容器１を組立てる。一方、不測の事態で使用不能に
なった超伝導トロイダルコイル５を分解するには、この
超伝導トロイダルコイル５が組立てられているセクタ―
12の両端部を切断して、セクタ―12ごと分解する。この
場合には、先ず第１の内壁片18ａの両側を図示しないロ
ボットで切断位置20で切断除去し、次に第１の外壁片21
ａをほぼ中央の切断位置20でロボットで切断する。

【００１４】使用不能になった超伝導トロイダルコイル
５を修理した後のセクタ―12の再組立は図２に示すよう
に、先ず外壁結合部16ｂに第２の外壁片21ｂを溶接位置
19で溶接接合し、次に、内壁結合部15ｂに第２の内壁片
18ｂを溶接接合して再組立が完了する。

【００１５】以上の様に構成された実施例の作用効果に
ついて説明する。組立当初は勿論、再組立も真空容器１
の内部からロボットが容易にアクセスして接合や切断が
可能となり、核融合装置の運転後でも放射化された真空
容器１を安全に分解できる。

【００１６】また、再組立時にはあらかじめ加工された
内外壁結合部15ｂ，16ｂに第２の内壁片18ｂおよび第２
の外壁片21ｂをそれぞれ接合するので、切断や再溶接に
伴う材料劣化の心配がなく、高強度で高精度の接合が可
能である。

【００１７】さらに、最内壁結合部15ａと内壁結合部15
ｂとの間および最外壁結合部16ａと外壁結合部16ｂとの
間に、結合部の内壁８側と外壁９側とが中心軸に対して
常に対称構造になるように溝17を刻設したことにより、
フ―プ力の軸荷重負荷Ｐに対する剛性（変形）が内壁８
側と外壁９側とでほぼ等価になり、均等な荷重分担にな
る。またリブ10の中心軸14と結合部の中心軸14とが一致
するので偏心による曲げモ―メントが発生しないので局
部応力を小さくでき、構造強度が増大する。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、組
立当初は勿論、再組立時も高精度、高強度の接合を容易
にかつ安全に行うことができる高信頼性で保守性に優れ
た核融合装置の真空容器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の核融合装置の真空容器の結合部の一実
施例で組立当初の断面図。

【図２】本発明の核融合装置の真空容器の結合部の一実
施例で再組立時の断面図。

【図３】核融合装置の真空容器の縦断面図。

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う横断面図。

【図５】トカマク型核融合装置の縦断面図。

【符号の説明】

１…プラズマ、 ２…真空容器、５…超伝
導トロイダルコイル、８…内壁、９…外壁、
10…リブ、11…しゃへい体ペブル、 12…
セクタ―片13 …結合部または切断部、 14…中心軸、15ａ…最内
壁結合部、 15ｂ…内壁結合部、16ａ…最外壁結
合部、 16ｂ…外壁結合部、17…溝、
18ａ…第１の内壁片、18ｂ…第２の内壁片、
19…溶接位置、20…切断位置、
21ａ…第１の外壁片、21ｂ…第２の外壁片

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマを封じ込む真空容器であって、
   この真空容器を形成する壁面は、内壁と外壁の相互間を
   リブで補強した二重壁で構成され、かつ、周方向に分割
   されたセクタ―片を予じめ製作して、これらセクタ―片
   をド―ナッ状に組み立てた核融合装置の真空容器におい
   て、前記セクタ―片の両端部に固着された前記リブの最
   内外壁部分に、組立当初、真空容器壁として活用する第
   １の内壁片、第１の外壁片をそれぞれ接合する最内壁結
   合部と最外壁結合部とを設けるとともに、前記リブの最
   内外壁部分を基点に内側に向かう部分には、前記第１の
   内壁片，第１の外壁片を切断して再組立する際、真空容
   器壁として活用する第２の内壁片，第２の外壁片をそれ
   ぞれ接合する内壁結合部と外壁結合部とを設ける一方、
   最内壁結合部と内壁結合部との間および最外壁結合部と
   外壁結合部との間に溝を刻設した事を特徴とする核融合
   装置の真空容器。
2. 【請求項２】 最内壁結合部と内壁結合部間の溝および
   最外壁結合部と外壁結合部間の溝は、前記リブの横断面
   中心軸に対して対称に設けた事を特徴とする請求項１記
   載の核融合装置の真空容器。