JPS6059558B2

JPS6059558B2 - 核融合用真空容器

Info

Publication number: JPS6059558B2
Application number: JP54008209A
Authority: JP
Inventors: 政男山田; 節夫新倉; 昭久亀有; 正名西川
Original assignee: Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1979-01-29
Filing date: 1979-01-29
Publication date: 1985-12-25
Also published as: JPS55101082A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は核融合用真空容器（以下、単に真空容器と称
する）に関するものである。

、、Ｌｌｌｌ−フによる体積加熱（構造材の内部発熱による加熱）とプラ
ズマによる輻射加熱とによつて加熱される。

一方、真空容器はトロイダル方向に数ミリオームから数
１００マイクロオームの一周電気抵抗を持つことが設計
条件として要求されるのが一般的である。又、トカマク
型に代表される核融合装置は空間的な取合条件が厳しく
、当然真空容器もできるだけコンパクトに設計すること
が要求される。加えて薄板からなる真空容器はトリチウ
ム漏洩対策のため２重構造とする必要がある。しかし、
従来技術による厚板材料とベローズとの組合わせによる
構成はベローズの強度的健全性を確保するために別途の
補強材を必要とし、かつベローズを２重構造としなけれ
ばならないことから空間的取合が難しくなつていた。ま
た前記の熱的条件のため、厚肉部とベローズ部とに温度
差が生じ、熱応力が大きく発生する欠点があつた。この
発明は叙上の設計条件のすべてを満たし、従来の厚板と
ベローズとの組合わせによる欠点を除去した真空容器を
提供することを目的とし、真空容器の壁をＩビームを並
べて構成し、Ｉビーム間に生する空間に真空隔壁と、電
気抵抗体とを兼ねた薄板構造物を設置することを特色と
している。

以下に、図示する実施例に関してこの発明を説明する。

真空容器は一般に第１及び２図に示すようにドーナツ状
の構造物で、容器壁１の内側２がプラズマ側て、外側３
が大気側である。従来Ｄ−Ｔ反応を行わせる装置として
ＴＮＳ（ＴｈｅＮｅｘｔｓｔｅｐ）設計が米国等で実施
されており、これによると容器壁１を第３図に示すよう
に、表板６および８をリム５に接続されたＩビーム４を
並べて表板６同士を溶接部７て、表板８同士を溶接部９
で溶接して構成する設計例がある。しかし、真空容器の
一周電気抵抗に関しては何等考慮されていない。尚第２
及び３図中矢印Ｔはトロイダル方向を示している。先に
記載したように、Ｄ−Ｔ反応を行わせるための真空容器
は中性子による体積加熱とプラズマによる輻射加熱とに
よつて加熱される一方、トロイダル方向に数ミリオーム
から数１００マイクロオームの一周（１ターン）電気抵
抗を持つことが必要な設計条件とされるから、この発明
においては、第４〜９図に示すように相隣あう２つのＩ
ビーム１０，１０間に生する空間１１内に真空隔離壁と
電気抵抗体とを兼ねた薄板構造物を設け、この薄板構造
物によつて２つのＩビーム間を接続することを特色とし
ている。

第４及び５図に示すものは、薄板構造物がベローズ１２
，１３及ひ２１，２２て構成されている例で、第４図で
はベローズ１２はシール溶接１７てＩビーム表板１６，
１６にそれぞれ接続され、ベローズ１３はシール溶接１
９でＩビーム表板１８，１８にそれぞれ接続されている
。

ベローズ１３を設けているのはトリチウムの漏洩を防ぐ
目的て２重構造とするためてある。第５図は第４図のベ
ローズの設置方向を変えた例で、ベローズ２１の一端は
シール溶接１７でＩビーム表板１６に、ベローズ２２の
一端はシール溶接１９でＩビーム．表板１８にそれぞれ
接続され、ベローズの他端はＩビームのリム１５に接続
されている。トロイダル方向に流れる電流はＩビームの
表板１６，１８からベローズ１２，１３又は２１，２２
を通り隣接１ビームに流れ、ベローズ１２，１３，２１
，・２２のような電気抵抗体を通ることになる。ベロー
ズは１個所てかなりの電気抵抗を有するから、第４及び
第５図の構造を用いる場合は真空容器壁を部分的にこの
発明による構造とし、残り大部分を第３図に示すような
Ｉビームを直接溶接した構造とすることができる。尚第
４図および第５図の構造とした場合、ベローズに作用す
る差圧によつてベローズが座屈することが考えられる。
このためベローズ座屈を規制する補強構造物を入れる必
要がある。第６〜９図に示す実施例はＩビーム間の薄板
構造物として一部を欠落したバイブを使用した構造で、
第６図に示すものはＩビーム１０，１『間ノに２個のバ
イブ２３，２４を用い、バイブ２３及び２４はそれぞれ
の一部２５，２６を欠落していて、その部分が接続体２
７を介してＩビーム１０の表板１６及び■ビーム１『の
表板１８に、接続体２８を介してＩビーム１『の表板１
６及びＩビーム１０の表板１８にそれぞれ接続されてい
る。

バイブは円形断面の構造体てあるため、内圧、外圧に対
して強度的に優れている。従つて、バイブを用いると、
Ｉビーム間の空間１１に加熱及び冷却用の流体を高圧で
流すことのできる構造″となる。第７図はこの発明によ
る薄板構造物にバイブを使用した構造のＩビームで構成
した真空容器壁を示す部分断面図で、ドーナツの外側の
Ｉビームの幅の最も広い部分すなわち円■内の部分の拡
大断面図を第８図に、■ビームの幅の最も小さい部分す
なわち円■内の部分の拡大断面図を第９図に示している
。

この実施例では、Ｉビーム１０，１０間を接続する２つ
のバイブ３１，３２は欠落部３３，３４が接続体３５，
３６を介してそれぞれＩビームの表板１６，１８に溶接
によつて接続され、更にバイブ３１，３２が溶接部３７
によつて接続されている。２つのバイブ３１，３２を溶
接部３７て溶接するのは空間１１に流す高圧流体に対す
る座屈規制の機能を持たせるためである。

更に第７〜９図の構造では、真空特性向上のためのベー
キング加熱及び先に記載した中性子による体積加熱及び
プラズマからの輻射加熱によつて真空容器が加熱される
場合、熱膨張をバイブ３１，３２のばね効果によつて吸
収できるので、支持条件が緩和される利点がある。薄板
構造物て接続されている各１ビームの支持方法は第１０
及び１１図に示すように、個々のＩビームはＩビームに
固着した支持片４０によつて支持枠４１から支持される
ようにし、支持枠を例えはドーナツ形の外側及び内側（
第１０図）に沿つて設け、支持枠に設けた固定用７゛ラ
ケツト４２，４２間に支持片４０を置き、トロイダル方
向への変位を規制し、径方向への変位を規制し、径方向
には摺動可能にして、例えば支持片４０と固定用ブラケ
ット４２との間にアルミナ焼結品４３を挿入し電気的に
絶縁してボルト４４で相互に固定することがてきる。

また径方向の規制は第７図に示す■部■部のどちらか一
方を規制し、他方を径方向に摺動可能とすることによつ
て、真空容器全体の形状を保つことができる。尚ポロイ
ダル断面の上部および下部においてトロイダル方向への
変位を規制しないと第８，９図に示す接続体３５，３６
が接触しバイブ３１，３２が電気抵抗体としての機能を
失う。このため第１１図で符号４０，４１，４２，４３
，４４に示す支持構造と同構造をポロイダル断面の上部
および下部に設置する。以上のような構成により、この
発明による真空容器は、（１）薄板構造物をＩビームの
間の空間に設けたことにより、コンパクトな構造とする
ことができ、空間取合い条件が緩和される。

（２）薄板構造物がＩビームの表板によつて覆われてい
るため、薄板構造物へのプラズマからの輻射入熱がなく
なり、薄板構造物の急激な温度上昇を防ぐことができる
。（３）薄板構造物を２重構造とすることが容易で、ト
リチウム漏洩を防ぐことができる。（４）薄板構造物と
してバイブを使用すると、加熱冷却用のガスを高圧とす
ることができ、真空容器の加熱、除熱が容易となる。（
５）薄板構造物は真空容器の温度上昇によるトロイダル
方向の熱膨張を吸収するのて、真空容器の支持条件が緩
和される。（６）薄板構造物としてバイブを使用する場
合、製作費用が低減しかつ製作も容易となる、等の効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は真空容器の一般的な構造形状を略示する垂直断
面図、第２図は第１図の真空容器の水平断面図、第３図
は真空容器壁にＩビームを使用した従来例て第２図のＡ
部を示す部分断面図、第４図はこの発明による真空容器
壁の構造の１実施例を示す部分断面図、第５図は他の実
施例の部分断面図、第６図は更に他の実施例を示す部分
断面図、第７図は薄板構造物としてバイブを用いた構造
の壁を有する真空容器の一部を示す部分断面図、第８図
は第７図の円■内部分の詳細を示す拡大部分断面図、第
９図は第７図の円■内部分を詳細に示す拡大部分断面図
、第１０図はＩビームの支持態様を略示する真空容器の
部分断面図、第１１図はＩビームの支持態様を示すため
にＩビームの１つの一部を外側から見た拡大部分斜視図
である。１・・・容器壁、２・・・内側（プラズマ側）、３・・
・外側、４・・・Ｉビーム、５・・・リム、６，８・・
・表板、７，９・・・溶接部、１０，１『・・・Ｉビー
ム、１１・・・空間、１２，１３・・・ベローズ、１５
・・・リム、１６，１８・・・表板、１７，１９・・・
シール溶接、２１，２２・・・ベローズ、２３，２４・
・・バイブ、２５，２６・・・バイブの一部、２７，２
８・・・接続体、３１，３２・・・バイブ、３３，３４
・・・バイブの欠落部、３５，３６・・・接続体、３７
・・・溶接部、４０・・・支持片、４１・・・支持枠、
４２・・・固定用ブラケット、４３・・・アルミナ焼結
品、４４・・・ボルト。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｉビームを円状あるいは多角形状にし、Ｉビームの
断面が円あるいは多角形の中心に向かつてＩ字状となる
Ｉビームを複数個並らべ、円筒状あるいは多角形筒とな
るようにしたとき、相隣あうＩビームによつて生じるＩ
ビーム板によつて囲まれる空間に、真空隔離壁と電気抵
抗体を兼ねた薄板構造物を収め、かつ相隣あうＩビーム
間を前記薄板構造物で接続した構造を特徴とした核融合
用真空容器。２Ｉビーム板によつて囲まれる空間に２枚の薄板構造
物を収め、プラズマ側と大気側を隔離する薄板が２重構
造となることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
核融合用真空容器。３薄板構造物としてパイプの一部を欠落した構造とし
、Ｉビームを構成する円筒あるいは多角形筒の内側ある
いは外側の板の端部に欠落したパイプの一方を接続し、
相隣あうＩビームの内側あるいは外側の板の端部にもう
一方のパイプの欠落部を接続することからなることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の核融合用真空容器
。