JPS6018032B2 - 核融合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は該融合装置に係り、特に内部にプラズマを収納
しているドーナツ状の真空容器を支持脚を介してベース
上に支持してなる核融合装置に関する。

近年、核融合装置は資源が無尽蔵にあること、クリーン
エネルギーであること等の長所があり、盛んに開発が行
われている。

−す史‘こ核融合装置は、ドーナツ状をなした真空容器
に、該真空容器を取り，囲むようトロイダルコィルが放
射状に配直され、このトロイダルコィルが形成する磁界
により真空容器内プラズマを保持するように成している
。

核融合装置の概略構成を第１図、及び第２図を用いて説
明する。

該図において、１はドーナツ状の真空容器で厚肉部ｌａ
とべローズ部ｌｂをトーラス方向に交互に絹合せて形成
され、その内部にプラズマ２を収納している。

３は真空容器１を取り囲むように、しかも、トーラス方
向に所定間隔をもって複数個配置されたトロイダルコィ
ルで「プラズマ２を真空容器１内に閉じ込めるための磁
場を発生している。

奪‘まプラズマ２を安定化させるためのポ。ィダルコィ
ルで、真空容器１に沿ってトーラス方向に配置されてい
る。５及び６をま真空容器１〜及びトロイダルコィル３
の上下をそれぞれ支持する上ベース「及び下ベースで、
トロイダルコイル３は架台７ａ，７ｂを介して〜真空容
器“ま支持胸８ａ，鰭ｂを介してそれぞれ上下ベース５
ｓ 軸こ支持される。

尚、９は鉄○である。このように構成される核融合装置
において「特にその真空容器Ｗこはプラズマ２の二次回
賂として流れる電流ともこれを取り巻く各種磁界との相
互作用によるトーラス内向きの力ＦＭ，、及びトーラス
外向きの力Ｆｘｏ等の電磁力〜 あるいは真空容器亀内
が真空であるために大気から受ける力の合成力としてト
ーラス内向きに真空力Ｆｖとして働く水平方向力が加わ
ったりｔプラズマ２から受ける熱「または、べ−キング
熱を受け膨張しようとする力が働く。

通常、真空容器１のプラズマ２に接する面は、真空度を
高める目的のために「本来の使用に先立ち、あるいは使
用の合い間にべーキングが行われる。

このべーキングは低温「常温域では真空ポンプ（図示せ
ず）で充分排出できないような真空容器壁内部の気体、
水分、及び真空容器壁織隙部内の気体、水分などを容器
壁を加熱することにより追い出して真空ポンプにより排
出させ真空度を向上させる操作である。この際のべ−キ
ング加熱温度は、真空容器１の穣造Ｌ材料、及び機能に
支障ない範囲で極力高くとられる額向にありも核融合装
置にのいては、超高真空である程良好で、かつ、安定な
プラズマ２が得られるため、最近はべーキング加熱温度
も６００℃以上にも及んできている。このため、ベーキ
ングを行うことにより、真空容器１の熱血彰張も著しい
ものとなり、特に最近の核融合装置は大形化してきてお
り、この鏡向が顕著である。しかしながら、従釆の真空
容器１は上述もした如く、上下ベース５，６に支持胸８
ａ，８ｂにより支持ごれているため〜真空容器１が熱膨
鞭するとその上下において熱膨張が拘束されてしまう。

真空容器１の熱膨張が上下方向で拘束されれば、そこに
発生する熱応力は材料の限界応力を越えてしまい。真空
容器１の破損に至る危険性がある。また〜真空容器】に
は上述した如く水平方向電磁力「あるいは真空力が働く
ため「 これにより真空容器が破損する恐れがある。本
発明は上述の点に鑑み成されたもので〜その目的とする
ところは〜真空容器が熱膨張してもその影響を極力真空
容器が受けないようにすると共に〜真空容器の水平方向
に加わる力をも支持するようになした核融合装置を提供
するにある。

本発明は支持隣を介してベースの上下いずれか一方に真
空容器を支持すると共に「真空容器のトーラス方向に沿
って配置されもかつ、該真空容器の淳肉部に支持されて
ほぼリング状に形成され真空容器に働く水平方向力を支
持する支持部村を備えていることにより所期の目的を達
成するようになしたものである。以下図面の実施例に基
づも、て本発明の詳細に説明する。

尚、符号は従来の同一のものは同符号を使用する。第３
図、及び第４図に本発明の一実施例を示す。

その概略構成は従来のものとほとんど同一のためここで
の詳細説明は省略する。本実施例では真空容器亀を下ベ
ース６１このみ２本の支持胸蟹りを介して支持し〜上ベ
ース８では支持しないようにしている。

この支持は真空容器亀の全橋で適宜間隔をもって行って
いる。 また、真空容器貴の内周側上方に沿って円筒状
の支持リング（支持部材）亀鰭を配置し、真空客器竃の
厚肉部軍ａに設けた突起富亀で支持するようにしている
。この詳細を第５図「及び第６図に示す。第５図は第４
図のイ部拡大図で「第６図はその周辺の平面図である。
図の如く〜突起亀亀は真空容器畳を形成する各厚肉部蔓
ａの内周側上方に設けられ、この突起１ １に電気、及
び熱を断つ絶縁板１２を介しト連結金具１３ｔ連結用絶
縁ボルト亀４を用いて支持リングも０を連結している。
そしてｔ この支持リング１０は通常トーラス方向に複
数分割されたものを用い「組立作業時に支持リングＩＱ
の分割部に接続フランジ１５ａ，亀５ｂを設け、相隣接
する支持リング１０同志を接続フランジー５ａ，１５ｂ
間にトーラス方向の鰭気絶縁を行う絶縁板１６を介在さ
せ接続用絶縁ボルト１７ｔ及びナット１８を用いて接続
するもので、支持リング１０は最終的な接続が完了した
時点で一体に連結し円筒形をなし突起１１に固定されて
いる。このような本実施例の機成とすることにより「べ
ーキング加熱温度が高温に及び真空容器１が熱膨張して
も、真空容器１‘まその下部のみを支持脚８ｂを介して
下ベース釣こ支持しているものであるから上部を拘束す
るものはなくト真空容器１１ま上方向に自由に膨張でき
る。

従って、真空容器１は熱膨ン張しても拘束されてないの
で熱応力は発生せず、真空容器軍が破損してしまう恐れ
はなくなる。更にｔ真空容器翼の上部には支持脚がない
ため、この部分に空間が形成されるが〜 この空間を利
用することにより各種作業、及び試験等が非常に行い易
いという効果もある。また、真空容器１の内周側に沿っ
て支持リング量ロを設置しているから「真空容器翼のト
ーラス内向きに水平方向鰭磁力ＦＭ，、及び水平方向真
空力Ｆｖが働いても、これらを支持リングＩＱで十分に
保持することができるものである。これを第亀図を用い
て更に詳細に説明すると、真空容器軍曹こトーラス内、
外向き電磁力ＦＭ，，ＦＭｏ、及び真空力Ｆｖが働いた
時は実際には支持脚８ｂの反力Ｒ８，，Ｒ８２と支持胸
蟹ｂの踏張りによって耐えるものである。即ち、真空容
器１に電磁力ＦＭ，， ＦＭｏが働いた場合、厚肉部相
互間にはべローズが形成されているため、真空容器川ま
これらの力に耐えられず内側に倒れ込むように働く。こ
れを支える力として支持リング１８の反力Ｒｓ「及び支
持脚８ｂの反力Ｒ８，，ＲＢ２が発生する。下ベース６
の固定面から支持リング翼０までの高さをＨｓ、支持脚
８ｂの高さをＨＢ、及び下ベース６の固定面から真空容
器１の中心までの高さをＨｖとすると上述の反力とに次
の‘１１，■式で示す力関係として真空容器貴１こ働く
電磁力、真空力を保持するものである。ＦＶ＋ＦＭ，ニ
ＲＳ＋ＲＢＩ＋ＲＢ２・”｛１｝（Ｆ，十ＦＭ，）×Ｈ
ｖ＝Ｒｓ×Ｈｓ十（ＲＢ，十ＲＢ２）×ＨＢ…｛２１ また、支持リングＩＱは複数に分割されたものを接続さ
せて構成しているためｔ真空容器１の大きさに合わせて
一体に形成するものに比べ組み込み易く、接続も簡単に
行える効果がある。

尚し弦磁力がトーラス外向き（第４図に点線で示す。）
に働いても支持リング】０で同様に支持できることは勿
論である。第Ｔ図に本発明の他の実施例を示す。

該図に示す実施例は支持リング１０を真空容器１の外周
側上方に設けたものである。他の礎造は上述の実施例と
全く同様であり〜その効果も上述の実施例と変わるとこ
ろはない。第８図には支持部村の他の例を示す。

該図に示す支持部材は〜分割された複数の断面四角形状
の都材翼ｏａを上述と同様の方式で固定、及び接続しト
接続完了時には多角形状の支持部材を構成するもので、
このような支持部村であってもその効果は上述と同様で
ある。尚、今まで説明した例は、真空容器を支持脚を介
して下ベースに固定したものについて述べたがト支持胸
を介して上ベースに真空容器を固定しても熱膨張に対し
ては自由に膨張でき「真空容器を拘束することがないの
でその効果は同様であることは言うまでもない。

以上説明した本発明の核融合菱贋によればへ支持隣を介
してベースの上下いずれか一方に真空容器を支持すると
共にも真空容器のトーラス方向に沿って配置され〜かつ
〜該真空容器の厚肉部に支持されてほぼリング状に形成
され真空容器に働く水平方向力を支持する支持部材を備
えているものであるから、真空容器が熱通彰張しても上
「下方向のいずれかは拘束されておらず自由に膨張でき
ると共に、水平方向に電磁力も及び真空力等が働いても
支持部村で十分に保持することができるため「真空容器
が破損するようなこはなくなり、此種核融合装贋に彩用
する場合には非常に有効である。

図面の簡単な譲明 第亀図は従来の核融合装置を上ベースを省略し、一部断
面して示す平面図、第２図はそのＡ山Ａ断面図、第３図
は本発明の核融合装置の一実施例を上ベースを省略し、
一部断面して示す平面図、第４図はそのＢ一Ｂ断面図、
第５図は第４図のイ部拡大図ト第６図は第５図周辺の平
面図、第７図は本発明の核融合装置の他の実施例を示し
、第４図に相当する図、第８図は支持部材の他の実施例
を示し、第６図に相当する図である。

青…・・・真空容器「 亀ａ……厚内部、亀ｂ……べロ
ーズ部、２……プラズマ〜 ３…・・・トロイダルコイ
ル「４……ポロイダルコイル、５・…・・上べ‐ス、６
…・・・下ベース、８ａ，８ｂ……支持脚〜 ９……鉄
０、亀０……支持リング、亀】……真空容器突起、１２
，１６・…・・絶縁板「 １３……連結金具、１４・…
・・連結用絶縁ボルト、１５ａ，１５ｂ……接続フラン
ジ「 亀７・・・…接続用絶縁ボルト、１８”””ナッ
ト。

第’図 第２図 茅Ｊ菌 髪４図 群ょ図 第５図 第７図 弟８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部にプラズマを収納し、かつ、トーラス方向に厚
   肉部とベローズ部を交互に配置して形成されるドーナツ
   状の真空容器と、該真空容器を取り囲み、かつ、トーラ
   ス方向に所定間隔をもつて複数個配置されたトロイダル
   コイルと、該トロイダルコイルを上下より支持するベー
   スと、該ベースに前記真空容器を支持する支持脚とを備
   えた核融合装置において、前記支持脚を介して前記ベー
   スの上下いずれか一方に前記真空容器を支持すると共に
   、前記真空容器のトーラス方向に沿つて配置され、かつ
   、該真空容器の厚肉部に支持されてほぼリング状に形成
   され真空容器に働く水平方向力を支持する支持部材を備
   えていることを特徴とする該融合装置。 ２ 前記真空容器を下ベースで支持すると共に、前記真
   空容器の厚肉部内周側に突起を設け、該突起に前記支持
   部材を絶縁物を介して固定したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の該融合装置。 ３ 前記真空容器を下ベースで支持すると共に、前記真
   空容器の厚肉部外周側に突起を設け、該突起に前記支持
   部材を絶縁物を介して固定したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の該融合装置。 ４ 前記支持部材はトーラス方向に複数分割したものを
   前記真空容器に沿つて配置され、かつ、相隣接する支持
   部材分割部間に絶縁物を介在させて接続し該真空容器と
   同芯状にほぼリング状に一体形成されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の該
   融合装置。