JPS61245498A - 核融合装置の高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、核融合装置の高周波加熱装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

第８図は核融合装置の概略構成を示すもので、図中１は
、内部にプラズマ２を封じ込めるトーラス形の真空容器
である。

真空容器１の内側には、前記プラズマ２を囲むようにブ
ランケット３が一体形成されている。ブランケット３の
内部には、トリチウム増殖材としてのリチウムが内蔵さ
れるとともに、このリチウムを冷却する冷却材流路が設
けられている。

ブランケット３は前記プラズマ２から放射される高エネ
ルギをもった中性子をリチウムに反応させてトリチウム
を生成させるものであり、このとき発生した熱エネルギ
は、冷却材流路を流れる冷却材を介して外部へ取出され
る。

真空容器１の周辺には真空容器１のトロイダル方向に設
けられたトロイダルコイル４、真空容器１のポロイダル
方向に設けられた主ポＯイダルコイル５、副ボロイダル
コイル６、及び磁気リミッタコイル７が設けられ、トロ
イダルコイル両ポＯイダルコイル５，６により磁界発生
コイルが構成されている。なお、磁気リミッタコイル７
は真空容器１内におけるプラズマ２の形状を制御するも
のである。

前記コイル４，５，６．７及び真空容器１は架台８上に
設置されている。架台８には、真空容器１の中央部を上
下に貫通する中心支柱９が設けられており、この中心支
柱９の周囲には変流器コイル１０が巻装されている。変
流器コイル１０は前記磁気発生コイル（コイル４，５．
６＞に高電圧を流すことにより、真空容器１の内部に磁
界を発生させるものである。真空容器１内のプラズマ２
は、磁界によって生じる電界によりジュール加熱され、
高温になる。

前記真空容器］の外周面には遮蔽体１１が真空容器１を
囲むように設けられ、外部への放射線の漏洩を防止する
ようにしている。

真空容器１の周囲には高周波加熱装置１２が配置されて
いる。この高周波加熱装置１２は、第９図に示すように
真空容器１の外周面の複数部位に設けられた導波管束１
３を介して高周波加熱を行ない、プラズマ２をさらに加
熱し、あるいはプラズマ電流を駆動するものである。

高周波加熱装置１２の前端はプラズマ２に対向し、プラ
ズマ２からの高熱負荷を受ける。このため、導波管束１
３を冷却する必要がある。

導波管束１３の冷却は、第１０図に示すように、導波管
１４の一部の壁を厚肉にしてその内部に冷却配管１５を
埋め込んでおき、その冷却配管１５に冷却媒体を流通さ
せることにより行われる。なお、導波管束１３の上下面
及び中間部位にもそれぞれ冷却配管１５を埋め込んだパ
ネル１６を配置して、導波管束１３の過熱を防止するよ
うにしている。冷却配管１５は導波管束１３の全長にわ
たって配設されており、導波管束１３の冷却はその全長
にわたって同一条件で行なわれる。

一方、導波管束１３の製作は、多数の導波管１４を束ね
、導波管１４をろう付は温度まで加熱して各導波管１４
の間にろう材を流し込み、一体化することにより行われ
る。

〔背景技術の問題点〕

以上のような高周波加熱装置では、導波管１４内に冷却
配管１５を埋め込んで導波管束１３の冷却を行なうよう
にしているので、導波管１４の肉厚は冷却配管１５を埋
め込むに十分な厚さが必要となる。

また、導波管束１３の全長にわたって同一条件で冷却を
行なうようにしているので、熱負荷が最大となる前端部
を基準として冷却条件を設定する必要があり、その結果
、冷却媒体を多量に流通させる必要がある。

さらに、導波管束１３の製作は、ろう付けにより行われ
ているので、導波管１４をろう付は温度まで加熱しなけ
ればならず、そのために、高価な加熱装置が必要となり
、製作時間も長時間を要する。

また、導波管束１３の中心部付近で万一、冷却配管が破
断するようなことがあっても、破断部分のみ取替えるこ
とはできないという問題もある。

〔発明の目的〕

本発明はこれらの問題を解決するためになされたもので
、その目的は、導波管の肉厚を薄くすることができ、導
波管束の冷却を少量の冷却媒体で効率よく行なうことが
でき、導波管束の製作が短時間で、かつ安価に行なえ、
導波管束を冷却する冷却配管の一部を取替えることも可
能な核融合装置の高周波加熱装置を提供することにある
。

（発明の概要〕 以上の目的達成のため、本発明の高周波加熱装置は、筒
状ケースと、複数の導波管連通孔を有して前記筒状ケー
スの前端を遮蔽する前端遮蔽パネルと、複数の導波管挿
通孔を有して前記筒状ケースの内部空間を長手方向に複
数区分する１または複数の仕切りパネルと、前記導波管
挿通孔を挿通し、かつ前記導波管連通孔に内孔を合せて
各先端が前記前端遮蔽パネルに接続された複数の導波管
゛と、前記筒状ケース内における前＠遮蔽パネルとこれ
に隣接する仕切りパネルとの間に冷却媒体を流通させる
先端部冷却流路構造と、前記筒状ケース内における前端
遮蔽パネルに隣接する仕切りパネル以降の空間を通して
冷却媒体を流通させる後方冷却流路構造とからなる導波
管束を具備して構成される。

すなわち、複数の導波管を仕切りパネルに設けた導波管
挿通孔に挿通することにより、複数の導波管の支持を行
なうとともに、その仕切りパネルにより筒状カバーの内
部空間を長手方向に複数区分し、各区分ごとに別々の流
路を通して冷却媒体を流通させる構造の導波管束を具備
するものである。

〔発明の実施例〕

まず、第１図ないし第６図に本発明の第１実施例を示す
。

第１図ないし第５図は高周波加熱装置の導波管束２１を
示すもので、その構成は次の通りである。

角筒状のケース２２の前端は前端遮蔽パネル２３で遮蔽
され、同ケース２２の内部は複数の仕切りパネル２４ａ
、２４ｂ、２４ｃにより長手方向に複数区分されている
（ここで、仕切りパネル２４ａ、２４ｂ、２４ｃｌ；す
Ｃ％分された空ｆＪを、先端側より第１空間２５ａ、第
２空間２５ｂ、第３空間２５Ｃ２第４空間２５ｄとする
）。

前端遮蔽パネル２３には、複数の導波管連通孔（角孔）
２６が縦横にマトリックス状に設けられている。また、
各仕切りパネル２４ａ、２４ｂ。

２４Ｃには、複数の導波管挿通孔（角孔）２７が縦横に
マトリックス状に設けられている（第２図ないし第５図
参照）。そして各導波管挿通孔２７には角管状の導波管
２８が挿通されている。なお、導波管挿通孔２７の形状
及び寸法は、導波管２８の外側横断面の形状及び寸法と
ほぼ同一に設定されている。モして各導波管２８の先端
は前記前端遮蔽パネル２３に、その内孔を前記導波管連
通孔２６に一致させて前方から電子ビーム溶接すること
により接続されている。

最先端の仕切りパネル２４ａには、四隅部に冷却材流通
孔２９ａ、２９ｂが設けられている。そして各流通孔２
９ａ、２９ｂには、２枚目以降の仕切りパネル２４ｂ、
２４Ｃを貫通して配設された冷却媒体供給配管３０ａ及
び冷却媒体流出配管３０ｂが嵌合されかつ溶接接続され
て、これらの配管３０ａ、３０ｂにより先端部冷却媒体
流路構造が構成されている。

また２枚目の仕切りパネル２４ｂには、前記冷却媒体供
給配管３０ａ及び冷却媒体流出配管３０ｂの内側位置に
、それぞれ冷却材流通孔３１ａ。

３１ｂが設けられている。そして各流通孔３１ａ。

３１ｂには、３枚目の仕切りパネル２４ｂ、２４Ｃを貫
通して配設された冷却媒体供給配管３２ａ及び冷却媒体
流出配管３２ｂが嵌合されかつ溶接　　−接続されて、
これらの配管３２ａ、３２ｂにより後方第１冷却媒体流
路構造が構成されている。

さらに３枚目の仕切りパネル２４Ｃには、前記冷却媒体
供給配管３２ａ及び冷却媒体流出配管３２ｂの内側位置
に、それぞれ冷却材流通孔３３ａ、３３ｂが設けられて
いる。そして各流通孔３３ａ、３３ｂには冷却媒体供給
配管３４ａ及び冷却媒体流出配管３４ｂが嵌合されかつ
溶接接続されて、これらの配管３４ａ、３４ｂにより後
方第２冷却媒体流路構造が構成されている。

最先端の仕切りパネル２４ａは、第３図に示すように、
導波管２８を１本ずつ挿通させる小パネル２４ａｌ、　
２４ａ２・・・を縦横に平面的に配列し、これらを前面
側より電子ビーム溶接で接続してなるものである。

以上の導波管束２１を製作するにあたっては、第６図に
示すような、小パネル２４ａｌ、　２４ａ２・・・にそ
れぞれ導波管２８を１本ずつ挿通して電子ビーム溶接に
より接続した構造体を予め作製しておく。

そして、これらを他の仕切りパネル２４ｂ。

２４ｃとともにケース２２内に組込み、さらに冷却媒体
供給配管３０ａ、３２ａ、３４ａ及び冷却媒体流出配管
３０ｂ、３２ｂ、３４ｂを組込む。

そ゛こで、小パネル２４ａ１．２４ａ２・・・同志を前
方より電子ビーム溶接で接続し、その後、カバー２２の
前端に前端遮蔽パネル２３を電子ビーム溶接により接続
してカバー２２の前端を遮蔽する。

また、導波管２８の前端を前端遮蔽パネル２３に、各導
波管連通孔２６を通して電子ビーム溶接により接続し、
導波管束２１を完成する。

そこで以上のような導波管束２１を備えた高周波過熱装
置では、冷却媒体供給配管３０ａ、３２ａ、３４ａを通
して各空間２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄに独立的に
冷却媒体を流入させ、また各空間２５ａ、２５ｂ、２５
Ｃ，２５ｄより冷却媒体流出配管３０ｂ、３２ｂ、３４
ｂを通して冷却媒体を流出させて、導波管２８を冷却す
ることができる。

そこで、以上の構成によれば、冷却媒体供給配管３０ａ
、３２ａ、３４ａ及び流出配管３０ｂ。

３２ｂ、３４ｂを導波管２８内に埋め込まないので、導
波管２８の肉厚を薄くすることができる。

また、冷却用の配管の一部が万一、破断した場合には、
その破断した配管のみ取替えることも可能である。

また、ケース２２の内部を仕切りパネルにより複数空間
に区分し、各空間ごとに別々の配管を通して独立的に冷
却媒体を流通させるので、最も熱負荷の大きい導波管先
端部が位置する第１空間２５ａへの冷却媒体流量を最も
多量にし、後方にいくに従って次第に流量を少なくする
ことができる。したがって、導波管２８全体を少流量の
冷却媒体によって効率よく冷却することが可能となる。

しかも冷却媒体を直接導波管に接触させることになるの
で、この点でも冷却効率が高められることになる。

さらに、導波管２８同志を仕切りパネル２４ａ。

２４ｂ、２４ｃにより一体化し、ろう付けのような手段
を用いないので、導波管一体化の際、過熱の必要がなく
、したがって効果な過熱装置が不要となり、導波管束２
１の製作時間も大幅に短縮することができる。

そしてざらに、最先端の仕切りパネル２４ａは導波管１
本ごとに分割された小パネル２４ａ１゜２４ａ２・・・
を溶接によって接続して構成されるので、導波管２８の
間隔が狭く、かつ前端遮蔽パネル２３と仕切りパネル２
４ａとの間が大きく離れている場合でも導波管２８と仕
切りパネル２４ａとの接続を電子ビーム溶接により容易
に行なうことができる。ただし、導波管２８の間隔が広
く、しかも前端遮蔽パネル２３と仕切りパネル２４ａと
の間が大きくおいている場合には、最先端の仕切りパネ
ル２４ａも他の仕切りパネルと同様に一体物としてもよ
い。

次に、第７図は本発明の第２実施例を示すもので、これ
は、後方冷却媒体流路構造は、２枚目以降の仕切りパネ
ル２４ｂ、２４Ｇの一部を切欠いて冷却媒体の流路４０
ａ、４０ｂ：４１ａ、４１ｂを形成したものである。

すなわち、冷却媒体を流路４０ａより第１空間２５ａへ
流入させ、流路４０ｂより流出させる後方第１冷却媒体
流路構造か形成され、また、冷却媒体を流路４１ａより
第２空間２５ｂへ流入させ、流路４１ｂより流出させる
後方第２冷却媒体流路構造が形成されている。

この実施例では、第１空間２５ａと第２空間２５ｂ以降
とを独立的に冷却することができ、配管を大幅に省略で
きる。したがって、第２空間２５ｂ以降において冷却媒
体が混り合っても差支えない場合には有効である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、導波管の肉厚を薄くす
ることができ、導波管束の冷却を少量の冷却媒体で効率
よく行なうことができ、導波管束の製作が短時間で、か
つ安価に行なえ、導波管束を冷却する冷却配管の一部を
取替えることも可能な核融合装置の高周波加熱装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は導波管束を一部断面で示す斜視図、第２図は導
波管束の縦断面図、第３図は第２図の■−■断面図、第
４図は第２図のＩＶ　−ＩＶ断面図、第５図は第２図の
ｖ−■断面図、第６図は導波管と小パネルとの関係を示
す斜視図、第７図は本発明の他の実施例における導波管
束を一部断面で示す斜視図、第８図は各融合装置の概略
構成図、第９図は高周波過熱装置の概略構成図、第１０
図は従来例を示す導波管束の斜視図である。 ２１・・・導波管束、２２・・・筒状ケース、２３・・
・前端遮蔽パネル、２４ａ、２４ｂ、２４Ｇ・・・仕切
りパネル、２６・・・導波管連通孔、２７・・・導波管
挿通孔、２８−・・導波管、３０ａ、３２ａ、３４ａ−
・・冷却媒体供給配管、３０ｂ、３２ｂ、３４ｂ・・・
冷却媒体流出配管。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１０図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒状ケースと、複数の導波管連通孔を有して前記
   筒状ケースの前端を遮蔽する前端遮蔽パネルと、複数の
   導波管挿通孔を有して前記筒状ケースの内部空間を長手
   方向に複数区分する１または複数の仕切りパネルと、前
   記導波管挿通孔を挿通し、かつ前記導波管連通孔に内孔
   を合せて各先端が前記前端遮蔽パネルに接続された複数
   の導波管と、前記筒状ケース内における前端遮蔽パネル
   とこれに隣接する仕切りパネルとの間に冷却媒体を流通
   させる先端部冷却媒体流路構造と、前記筒状ケース内に
   おける前端遮蔽パネルに隣接する仕切りパネル以降の空
   間を通して冷却媒体を流通させる後方冷却媒体流路構造
   とからなる導波管束を具備したことを特徴とする核融合
   装置の高周波加熱装置。
2. （２）最先端の仕切りパネルは、導波管を１本ずつ挿通
   させる小パネルを前面側より溶接接続してなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の核融合装置の高周
   波加熱装置。
3. （３）前記導波管挿通孔の形状及び寸法は、導波管の外
   側横断面の形状及び寸法とほぼ同一であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の核融合装置の高周波加
   熱装置。
4. （４）前記先端部冷却媒体流路構造は、前記仕切りパネ
   ルを貫通して配設された冷却媒体供給配管及び冷却媒体
   流出配管よりなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の核融合装置の高周波加熱装置。
5. （５）前記後方冷却媒体流路構造は、２枚目以降の仕切
   りパネルを貫通して配設された冷却媒体供給配管及び冷
   却媒体流出配管よりなることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の核融合装置の高周波加熱装置。
6. （６）前記後方冷却媒体流路構造は、２枚目以降の仕切
   りパネルの一部を切欠いて冷却媒体の流路とすることに
   より構成される特許請求の範囲第１項記載の核融合装置
   の高周波加熱装置。