JPH09243768A - 中性粒子入射装置 - Google Patents
中性粒子入射装置Info
- Publication number
- JPH09243768A JPH09243768A JP8053113A JP5311396A JPH09243768A JP H09243768 A JPH09243768 A JP H09243768A JP 8053113 A JP8053113 A JP 8053113A JP 5311396 A JP5311396 A JP 5311396A JP H09243768 A JPH09243768 A JP H09243768A
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- Japan
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- ion source
- tank
- neutral particle
- container
- neutralization cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Plasma Technology (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型化と製作コストの低減化を図った真空容
器を備える中性粒子入射装置を提供する。 【解決手段】 イオン源タンクと中性化セルタンクの容
器が、、ＳＳ４００（軟鋼）の母材βとＳＵＳ３０４
（ステンレス鋼）の合わせ材から成るステンレスクラッ
ド鋼により作られる。軟鋼が外層磁気シールドの役割を
し、ステンレス鋼が容器を高真空に保持する役割をす
る。従って、従来三重構造であったイオン源タンク部及
び中性化セル部が二重構造の容器になる。
器を備える中性粒子入射装置を提供する。 【解決手段】 イオン源タンクと中性化セルタンクの容
器が、、ＳＳ４００（軟鋼）の母材βとＳＵＳ３０４
（ステンレス鋼）の合わせ材から成るステンレスクラッ
ド鋼により作られる。軟鋼が外層磁気シールドの役割を
し、ステンレス鋼が容器を高真空に保持する役割をす
る。従って、従来三重構造であったイオン源タンク部及
び中性化セル部が二重構造の容器になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ閉じ込め
に利用した核融合装置において発生したプラズマを追加
熱するために使用される中性粒子入射装置に関する。
に利用した核融合装置において発生したプラズマを追加
熱するために使用される中性粒子入射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】生成されるプラズマを追加熱するための
中性粒子入射装置において、核融合装置のプラズマ閉じ
込め磁場の漏洩磁場（ここでは、単に「外部磁場」とい
う。）の影響でイオン源から引き出された荷電粒子ビー
ムが偏向するのを防止するために、ビームの通路になる
真空容器を厳重に磁気シールドする必要がある。そのた
め、磁気シールドは、外層磁気シールドを軟鋼製、内層
磁気シールドを鉄ニッケル磁性合金製（通称μメタル）
の二重構造の容器で覆う必要がある。
中性粒子入射装置において、核融合装置のプラズマ閉じ
込め磁場の漏洩磁場（ここでは、単に「外部磁場」とい
う。）の影響でイオン源から引き出された荷電粒子ビー
ムが偏向するのを防止するために、ビームの通路になる
真空容器を厳重に磁気シールドする必要がある。そのた
め、磁気シールドは、外層磁気シールドを軟鋼製、内層
磁気シールドを鉄ニッケル磁性合金製（通称μメタル）
の二重構造の容器で覆う必要がある。
【０００３】一方、ビームの通路は、高真空に保持する
ため、材料表面からの放出ガス量の少ないステンレス鋼
製の真空容器にする必要があるため、従来構造は、前記
磁気シールドの二重構造と合わせると三重構造になって
いる。
ため、材料表面からの放出ガス量の少ないステンレス鋼
製の真空容器にする必要があるため、従来構造は、前記
磁気シールドの二重構造と合わせると三重構造になって
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、中性粒子入射装
置の磁気シールドを要する荷電粒子ビーム通路部の真空
容器は構造的に複雑な三重構造であったので、大型とな
り設置空間を広く取るものとなり、更に製作コストも高
いという欠点があった。
置の磁気シールドを要する荷電粒子ビーム通路部の真空
容器は構造的に複雑な三重構造であったので、大型とな
り設置空間を広く取るものとなり、更に製作コストも高
いという欠点があった。
【０００５】特に、トカマク型の核融合装置の場合、そ
の周辺部の全ての計測器、設備機械等の機器類は、中性
粒子入射装置の真空容器を含めて、核融合装置の中心に
向かって配置されるので、これらのものを設置する空間
が限定されことになる。従って、機器類等を可能な限り
小型にすることは、重要な問題である。
の周辺部の全ての計測器、設備機械等の機器類は、中性
粒子入射装置の真空容器を含めて、核融合装置の中心に
向かって配置されるので、これらのものを設置する空間
が限定されことになる。従って、機器類等を可能な限り
小型にすることは、重要な問題である。
【０００６】本発明は、小型化と製作コストの低減化を
図った真空容器を備える中性粒子入射装置を提供するこ
とにある。
図った真空容器を備える中性粒子入射装置を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の中性粒子入射装置は、磁気シールドを要す
る荷電粒子ビーム通路部を構成する真空容器が、ステン
レスクラッド鋼により作られていることを特徴とする。
め、本発明の中性粒子入射装置は、磁気シールドを要す
る荷電粒子ビーム通路部を構成する真空容器が、ステン
レスクラッド鋼により作られていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の中性粒子入射装置の好適
な一実施形態を以下に図面を参照して説明する。
な一実施形態を以下に図面を参照して説明する。
【０００９】プラズマ閉じ込めに磁場を利用した核融合
装置の代表的なものに、トカマク型核融合装置がある。
図１は、本発明の中性粒子入射装置をトカマク型核融合
装置のプラズマ追加熱に利用した場合の一実施形態を示
す平面図である。図１において、１００はトカマク型核
融合装置を示し、１０１は該トカマク型核融合装置１０
０の一部を構成する真空容器、１０２はトロイダル磁場
コイル、１０３はポロイダル磁場コイルをそれぞれ示
し、１はトカマク型核融合装置１００のプラズマ１０４
を追加熱するためトカマク型核融合装置１００に結合さ
れた本発明の中性粒子入射装置の全体を示す。中性粒子
入射装置１は、その主要機器はイオン源部１０（図のＡ
の部分に相当）、イオン源タンク部１２（図のＢの部分
に相当）、中性化セル部１４（図のＣの部分に相当）、
イオンダンプタンク部１６（図のＤの部分に相当）及び
ドリフト管部１８（図のＥの部分に相当）から構成され
る。これらの内部とトカマク型核融合装置１００の真空
容器１０１の内部は、ビーム入射運転中、高真空に保持
される必要がある。
装置の代表的なものに、トカマク型核融合装置がある。
図１は、本発明の中性粒子入射装置をトカマク型核融合
装置のプラズマ追加熱に利用した場合の一実施形態を示
す平面図である。図１において、１００はトカマク型核
融合装置を示し、１０１は該トカマク型核融合装置１０
０の一部を構成する真空容器、１０２はトロイダル磁場
コイル、１０３はポロイダル磁場コイルをそれぞれ示
し、１はトカマク型核融合装置１００のプラズマ１０４
を追加熱するためトカマク型核融合装置１００に結合さ
れた本発明の中性粒子入射装置の全体を示す。中性粒子
入射装置１は、その主要機器はイオン源部１０（図のＡ
の部分に相当）、イオン源タンク部１２（図のＢの部分
に相当）、中性化セル部１４（図のＣの部分に相当）、
イオンダンプタンク部１６（図のＤの部分に相当）及び
ドリフト管部１８（図のＥの部分に相当）から構成され
る。これらの内部とトカマク型核融合装置１００の真空
容器１０１の内部は、ビーム入射運転中、高真空に保持
される必要がある。
【００１０】これらの主要機器の詳細構造を図２及び図
３を参照して次に説明する。図２はイオン源部１０、イ
オン源タンク部１２及び中性化セル部１４の一部の詳細
構造を示す平面図であり、図３は中性化セル部１４の一
部、イオンダンプタンク部１６及びドリフト管部１８の
一部の詳細構造を示す平面図である。図２に示されるよ
うに、イオン源タンク部１２は、ステンレスクラッド鋼
製のイオン源タンク２０と、該イオン源タンク２０の内
部に設置された鉄ニッケル磁性合金製の内層磁気シール
ド２２と、該内層磁気シールド２２に一端が接続されイ
オン源部１０の一部に延在する内層磁気シールド２４と
から成る。また、図２及び図３に示されるように、中性
化セル部１４は、ステンレスクラッド鋼製の中性化セル
タンク２６と、該中性化セルタンク２６の内部に設置さ
れた鉄ニッケル磁性合金製の内層磁気シールド２８とか
ら成る。更に、図３に示されるように、イオンダンプタ
ンク部１６は、イオンダンプタンク３０、入射されたビ
ームの通路を挟んで上下一対から成る偏向コイル３２、
及び入射されたビームの通路を挟んで左右一対から成る
イオンダンプ３４を有する。なお、図３において、参照
番号３６は、イオンダンプタンク部１６とドリフト管部
１８とを電気的に絶縁するための絶縁材を示す。
３を参照して次に説明する。図２はイオン源部１０、イ
オン源タンク部１２及び中性化セル部１４の一部の詳細
構造を示す平面図であり、図３は中性化セル部１４の一
部、イオンダンプタンク部１６及びドリフト管部１８の
一部の詳細構造を示す平面図である。図２に示されるよ
うに、イオン源タンク部１２は、ステンレスクラッド鋼
製のイオン源タンク２０と、該イオン源タンク２０の内
部に設置された鉄ニッケル磁性合金製の内層磁気シール
ド２２と、該内層磁気シールド２２に一端が接続されイ
オン源部１０の一部に延在する内層磁気シールド２４と
から成る。また、図２及び図３に示されるように、中性
化セル部１４は、ステンレスクラッド鋼製の中性化セル
タンク２６と、該中性化セルタンク２６の内部に設置さ
れた鉄ニッケル磁性合金製の内層磁気シールド２８とか
ら成る。更に、図３に示されるように、イオンダンプタ
ンク部１６は、イオンダンプタンク３０、入射されたビ
ームの通路を挟んで上下一対から成る偏向コイル３２、
及び入射されたビームの通路を挟んで左右一対から成る
イオンダンプ３４を有する。なお、図３において、参照
番号３６は、イオンダンプタンク部１６とドリフト管部
１８とを電気的に絶縁するための絶縁材を示す。
【００１１】図４は、イオン源タンク２０及び中性化セ
ルタンク２６の一部分（図２のイ部及び図３のロ部）を
拡大したステンレスクラッド鋼の構造を示す。図４に示
されるように、ステンレスクラッド鋼は、母材βを軟鋼
であるＳＳ４００とし、合わせ材αをステンレス鋼であ
るＳＵＳ３０４とした材料である。母材βであるＳＳ４
００の軟鋼が外層磁気シールドとしての役割をする。ま
た、合わせ材αであるＳＵＳ３０４のステンレス鋼の容
器はその内部からの放出ガス量が小さいので、該ステン
レス鋼は、イオン源タンク部１２及び中性化セル部１４
の荷電粒子ビーム通路部分内を高真空に保持する役割を
する。従って、図４に示されるステンレスクラッド鋼で
作られたイオン源タンク２０及び中性化セルタンク２６
は荷電粒子ビームを通す真空容器を形成する。ステンレ
スクラッド鋼は、内部を真空に保持する役割をするステ
ンレス鋼の合わせ材αが真空容器の内側に、外部磁場の
影響を阻止即ち磁気シールドする役割をする軟鋼の母材
αが外側に位置するよう配設される。なお、クラッド綱
は、２種類の材料を圧延、爆着、肉盛り、鋳込み等の製
造方法によって貼り合わせて１枚の材料としたものであ
る。
ルタンク２６の一部分（図２のイ部及び図３のロ部）を
拡大したステンレスクラッド鋼の構造を示す。図４に示
されるように、ステンレスクラッド鋼は、母材βを軟鋼
であるＳＳ４００とし、合わせ材αをステンレス鋼であ
るＳＵＳ３０４とした材料である。母材βであるＳＳ４
００の軟鋼が外層磁気シールドとしての役割をする。ま
た、合わせ材αであるＳＵＳ３０４のステンレス鋼の容
器はその内部からの放出ガス量が小さいので、該ステン
レス鋼は、イオン源タンク部１２及び中性化セル部１４
の荷電粒子ビーム通路部分内を高真空に保持する役割を
する。従って、図４に示されるステンレスクラッド鋼で
作られたイオン源タンク２０及び中性化セルタンク２６
は荷電粒子ビームを通す真空容器を形成する。ステンレ
スクラッド鋼は、内部を真空に保持する役割をするステ
ンレス鋼の合わせ材αが真空容器の内側に、外部磁場の
影響を阻止即ち磁気シールドする役割をする軟鋼の母材
αが外側に位置するよう配設される。なお、クラッド綱
は、２種類の材料を圧延、爆着、肉盛り、鋳込み等の製
造方法によって貼り合わせて１枚の材料としたものであ
る。
【００１２】次ぎに、このように構成された図１乃至図
４に示す中性粒子入射装置１の動作及び作用について説
明する。イオン源部１０で生成、加速された荷電粒子ビ
ームは、イオン源タンク部１２を経て中性化セル部１４
を通過しながら大部分が電荷を持たない中性粒子ビーム
に変換され、イオンダンプタンク部１６及びドリフト管
部１８を通過して、トカマク型核融合装置１００の真空
容器１０１に閉じ込められたプラズマ１０４に入射され
て、プラズマ１０４を加熱する。
４に示す中性粒子入射装置１の動作及び作用について説
明する。イオン源部１０で生成、加速された荷電粒子ビ
ームは、イオン源タンク部１２を経て中性化セル部１４
を通過しながら大部分が電荷を持たない中性粒子ビーム
に変換され、イオンダンプタンク部１６及びドリフト管
部１８を通過して、トカマク型核融合装置１００の真空
容器１０１に閉じ込められたプラズマ１０４に入射され
て、プラズマ１０４を加熱する。
【００１３】このビームの入射過程において、荷電粒子
ビームが中性化する前に、トカマク型核融合装置１００
のトロイダル磁場コイル１０２及びポロイダル磁場コイ
ル１０３が発生する外部磁場の影響で偏向して軌道が曲
げられ、イオン源タンク部１２及び中性化セル部１４の
構造物に衝突して機器を損傷させたり、入射パワーが減
少するのを防止する必要がある。そのため、イオン源タ
ンク２０及び中性化セルタンク２６は、上記のようにス
テンレスクラッド鋼で作られることにより、真空容器と
して形成され、内部を高真空に保持すると共に、その外
部磁場を磁気シールドする役割をする。前述したよう
に、真空容器を形成するイオン源タンク２０及び中性化
セルタンク２６の内部には、鉄ニッケル磁性合金製の内
層磁気シールド２２、２４及び２８が設置されているの
で、ビームに対する外部磁場の影響は更に阻止され、即
ち磁気シールドされる。従って、ビームはイオン源タン
ク部１２及び中性化セル部１４において偏向させられる
ことなく直進する。中性化セル部１４を通過したビーム
は、更に直進してイオンダンプタンク部１６内を通過す
るが、該イオンダンプタンク部１６内では、中性化され
なかった荷電粒子ビームを強制的に偏向コイル３２でイ
オンダンプ３４に衝突させて熱化し、除去する。このこ
とによって、電気的に中性なビームのみをドリフト管部
１８を通過させてトロイダル磁場コイル１０２とポロイ
ダル磁場コイル１０３が発生する磁力線によってプラズ
マ１０４の閉じ込め用にドーナッツ状に形成される強力
な磁場容器を貫通してトカマク型核融合装置１００の真
空容器１０１との結合部からプラズマ入射させることが
可能となる。
ビームが中性化する前に、トカマク型核融合装置１００
のトロイダル磁場コイル１０２及びポロイダル磁場コイ
ル１０３が発生する外部磁場の影響で偏向して軌道が曲
げられ、イオン源タンク部１２及び中性化セル部１４の
構造物に衝突して機器を損傷させたり、入射パワーが減
少するのを防止する必要がある。そのため、イオン源タ
ンク２０及び中性化セルタンク２６は、上記のようにス
テンレスクラッド鋼で作られることにより、真空容器と
して形成され、内部を高真空に保持すると共に、その外
部磁場を磁気シールドする役割をする。前述したよう
に、真空容器を形成するイオン源タンク２０及び中性化
セルタンク２６の内部には、鉄ニッケル磁性合金製の内
層磁気シールド２２、２４及び２８が設置されているの
で、ビームに対する外部磁場の影響は更に阻止され、即
ち磁気シールドされる。従って、ビームはイオン源タン
ク部１２及び中性化セル部１４において偏向させられる
ことなく直進する。中性化セル部１４を通過したビーム
は、更に直進してイオンダンプタンク部１６内を通過す
るが、該イオンダンプタンク部１６内では、中性化され
なかった荷電粒子ビームを強制的に偏向コイル３２でイ
オンダンプ３４に衝突させて熱化し、除去する。このこ
とによって、電気的に中性なビームのみをドリフト管部
１８を通過させてトロイダル磁場コイル１０２とポロイ
ダル磁場コイル１０３が発生する磁力線によってプラズ
マ１０４の閉じ込め用にドーナッツ状に形成される強力
な磁場容器を貫通してトカマク型核融合装置１００の真
空容器１０１との結合部からプラズマ入射させることが
可能となる。
【００１４】なお、本発明の中性粒子入射装置の一実施
形態をトカマク型核融合装置に適用した場合について説
明してきたが、本発明はトカマク型に限定されずプラズ
マ閉じ込めに磁場を利用したいずれのタイプの核融合装
置において発生したプラズマを追加熱するために使用可
能である。
形態をトカマク型核融合装置に適用した場合について説
明してきたが、本発明はトカマク型に限定されずプラズ
マ閉じ込めに磁場を利用したいずれのタイプの核融合装
置において発生したプラズマを追加熱するために使用可
能である。
【００１５】以上説明したように、本発明によれば、中
性粒子入射装置の磁気シールドを要する荷電粒子ビーム
通路部分の真空容器にステンレスクラッド鋼を使用する
ことによって、該荷電粒子ビーム通路部分の高真空保持
と、核融合装置が発生する漏洩磁場等の外部磁場の影響
を阻止するための外層磁気シールドとの二つの役割を一
つの容器で実現することが出来る。従って、従来、三重
構造であったイオン源タンク部及び中性化セル部が二重
構造の容器になるので、全体的に構造が単純に成り、且
つ小型になるので、建屋内での必要とする設置空間が小
さくなり、装置の製作コストも大幅に低減することが出
来る。
性粒子入射装置の磁気シールドを要する荷電粒子ビーム
通路部分の真空容器にステンレスクラッド鋼を使用する
ことによって、該荷電粒子ビーム通路部分の高真空保持
と、核融合装置が発生する漏洩磁場等の外部磁場の影響
を阻止するための外層磁気シールドとの二つの役割を一
つの容器で実現することが出来る。従って、従来、三重
構造であったイオン源タンク部及び中性化セル部が二重
構造の容器になるので、全体的に構造が単純に成り、且
つ小型になるので、建屋内での必要とする設置空間が小
さくなり、装置の製作コストも大幅に低減することが出
来る。
【図１】本発明の中性粒子入射装置をトカマク型核融合
装置のプラズマ追加熱に利用した場合の一実施形態を示
す平面図である。
装置のプラズマ追加熱に利用した場合の一実施形態を示
す平面図である。
【図２】図１に示されるイオン源部１０、イオン源タン
ク部１２及び中性化セル部１４の一部の詳細構造を示す
平面図である。
ク部１２及び中性化セル部１４の一部の詳細構造を示す
平面図である。
【図３】図１に示される中性化セル部１４の一部、イオ
ンダンプタンク部１６及びドリフト管部１８の一部の詳
細構造を示す平面図である。
ンダンプタンク部１６及びドリフト管部１８の一部の詳
細構造を示す平面図である。
【図４】イオン源タンク２０及び中性化セルタンク２６
の一部分（図２のイ部及び図３のロ部）を拡大したステ
ンレスクラッド鋼の構造を示す図である。
の一部分（図２のイ部及び図３のロ部）を拡大したステ
ンレスクラッド鋼の構造を示す図である。
１：中性粒子入射装置 １２：イオン源タンク部 １４：中性化セル部 ２０：イオン源タンク ２６：中性化セルタンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗山 正明 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 片桐 啓志 東京都田無市谷戸町２丁目１番１号 住友 重機械工業株式会社田無製造所内 (72)発明者 小野 要一 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 プラズマ閉じ込めに磁場を利用した核融
合装置に使用され、磁気シールドを要する荷電粒子ビー
ム通路部を構成する真空容器を有する中性粒子入射装置
において、 前記真空容器がステンレスクラッド鋼により作られてい
ることを特徴とする中性粒子入射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8053113A JPH09243768A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 中性粒子入射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8053113A JPH09243768A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 中性粒子入射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243768A true JPH09243768A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12933752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8053113A Pending JPH09243768A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 中性粒子入射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09243768A (ja) |
-
1996
- 1996-03-11 JP JP8053113A patent/JPH09243768A/ja active Pending
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