JPS6373186A - 高熱流束受熱装置 - Google Patents
高熱流束受熱装置Info
- Publication number
- JPS6373186A JPS6373186A JP61217024A JP21702486A JPS6373186A JP S6373186 A JPS6373186 A JP S6373186A JP 61217024 A JP61217024 A JP 61217024A JP 21702486 A JP21702486 A JP 21702486A JP S6373186 A JPS6373186 A JP S6373186A
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- JP
- Japan
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- heat
- melting point
- resistant
- resistant layer
- flux
- 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.)
- Granted
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Classifications
-
- 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
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
核融合炉における第１壁やダイバータ、リミタ等の高熱
流束を受ける装置及びこれらの試験装置等における受熱
面の保護に関するものである。
流束を受ける装置及びこれらの試験装置等における受熱
面の保護に関するものである。
［従来の技術］
第５図乃至第７図に従来の提案にかかる核融合炉の第１
壁の耐熱構造の例を示す、第５図の例ではステンレス鋼
によって形成された構造材５１の内部に冷却材通路５２
が設けられている。
壁の耐熱構造の例を示す、第５図の例ではステンレス鋼
によって形成された構造材５１の内部に冷却材通路５２
が設けられている。
プラズマは同図上方にあり第１壁は白矢印の方向から熱
流束を受ける０通路５２を矢印の方向に循環する冷却材
によって構造材５１全体が常時冷却されているが、この
例ではプラズマに面する壁を構成する構造材５１がむき
出しであり、プラズマのエネルギーが直接壁に当たるプ
ラズマディスラプションと呼ばれる現象が生起したとき
などには、構造材５１が直接過大な熱流束を受けること
になる。
流束を受ける０通路５２を矢印の方向に循環する冷却材
によって構造材５１全体が常時冷却されているが、この
例ではプラズマに面する壁を構成する構造材５１がむき
出しであり、プラズマのエネルギーが直接壁に当たるプ
ラズマディスラプションと呼ばれる現象が生起したとき
などには、構造材５１が直接過大な熱流束を受けること
になる。
このような場合には構造材５１の部分的溶融や蒸発によ
る材料の損耗や減肉、溶融後の凝固の際や、熱衝撃によ
るクラックの発生、あるいは過大な熱応力からくる疲労
によって壁体の健全性が損なわれるなど多くの難点があ
る。
る材料の損耗や減肉、溶融後の凝固の際や、熱衝撃によ
るクラックの発生、あるいは過大な熱応力からくる疲労
によって壁体の健全性が損なわれるなど多くの難点があ
る。
第６図の例では、厚みのあるステンレス製の構造材６１
が用いられており、これに冷却バイブロ２が一体に形成
されている。ｔ＊造材６１のプラズマ側表面と冷却バイ
ブロ２の境界付近とでは大きな温度差が生じるので、そ
の熱応力を緩和するため桝目状の渭６３が設けられてい
る。
が用いられており、これに冷却バイブロ２が一体に形成
されている。ｔ＊造材６１のプラズマ側表面と冷却バイ
ブロ２の境界付近とでは大きな温度差が生じるので、そ
の熱応力を緩和するため桝目状の渭６３が設けられてい
る。
この例では構造材６１の損耗や減肉には比較的強いが、
渭６３の底に応力集中が起きてクラックが発生するとい
う問題がある。
渭６３の底に応力集中が起きてクラックが発生するとい
う問題がある。
第７図の例は、ステンレス製の構造材７１の表面にセラ
ミックやグラファイトタイルなどの防護材７３を貼りつ
けたものである。しかしこの例では防護材のタイルの性
質上熱衝撃によるクラックの発生や割れに弱いという問
題がある外、構造材７１と防護材７３の熱膨張差が大き
いため防護材７３の剥離が起きたり、熱応力により構造
材７１の健全性を阻害するなどの問題がある。
ミックやグラファイトタイルなどの防護材７３を貼りつ
けたものである。しかしこの例では防護材のタイルの性
質上熱衝撃によるクラックの発生や割れに弱いという問
題がある外、構造材７１と防護材７３の熱膨張差が大き
いため防護材７３の剥離が起きたり、熱応力により構造
材７１の健全性を阻害するなどの問題がある。
［問題点を解決するための手段］
上記従来技術の問題点を解決するための手段は受熱表面
に連通する空隙を有する耐熱材の該空隙に前記耐熱材の
融点よりも低い融点を有する物質を含浸させて成る耐熱
層を有することを特徴とする高熱流束の受熱装置である
。
に連通する空隙を有する耐熱材の該空隙に前記耐熱材の
融点よりも低い融点を有する物質を含浸させて成る耐熱
層を有することを特徴とする高熱流束の受熱装置である
。
［作 用］
上記構成において、核融合炉などの通常運転に際しては
耐熱材内の空隙にある低融点物質は固体状であり、耐熱
材と一体となって壁状の耐熱層を形成している。プラズ
マディスラブシランなどの過大な熱流束が入射したとき
には、受熱表面に存在する低融点物質が部分的に溶融し
または蒸発する。このため、融解熱や気化熱を奪って過
大な熱入力が深部にまで及ぶのを防止すると共に過大な
熱応力の発生を防ぐ。
耐熱材内の空隙にある低融点物質は固体状であり、耐熱
材と一体となって壁状の耐熱層を形成している。プラズ
マディスラブシランなどの過大な熱流束が入射したとき
には、受熱表面に存在する低融点物質が部分的に溶融し
または蒸発する。このため、融解熱や気化熱を奪って過
大な熱入力が深部にまで及ぶのを防止すると共に過大な
熱応力の発生を防ぐ。
［実 施 例］
実施例１゜
第１図に本発明の第１の実施例を示す、この例では内部
に空隙を有する耐熱材４として炭素繊維を用い、低融点
物質５としてアルミニウムを用いた耐熱層３を有してい
る。１はステンレス製の構造材であり、内部に冷却材通
路２を有している。耐熱層３は、炭素繊維４に溶融アル
ミニウムを含浸させて形成した板状材であり、該耐熱層
３と構造材１とはろうづけによって接着しである。この
ような構造により核融合炉の第１壁を構成し炉を運転す
ると、通常の運転に際しては耐熱層３は全体が固体状で
あるが、プラズマディスラブシランなどによる過大な熱
流束が白矢印方向から加わると、当該部分では受熱表面
の低融点物質（アルミニウム）５の溶融または蒸発が起
き、融解熱または気化熱を奪って過大な熱入力が内部に
及ぶのを防止し、同時に過大な熱応力の発生を防ぐ、こ
のため、耐熱層３におけるクラックの発生率も低く抑え
られるが、低融点物質（アルミニウム）５の溶融、凝固
に伴うクラックや熱衝撃によるクラックが耐熱層に発生
した場合でも耐熱材（炭素繊維）４によってその進展が
阻止され、特に構造材１への影響は大幅に減少する。
に空隙を有する耐熱材４として炭素繊維を用い、低融点
物質５としてアルミニウムを用いた耐熱層３を有してい
る。１はステンレス製の構造材であり、内部に冷却材通
路２を有している。耐熱層３は、炭素繊維４に溶融アル
ミニウムを含浸させて形成した板状材であり、該耐熱層
３と構造材１とはろうづけによって接着しである。この
ような構造により核融合炉の第１壁を構成し炉を運転す
ると、通常の運転に際しては耐熱層３は全体が固体状で
あるが、プラズマディスラブシランなどによる過大な熱
流束が白矢印方向から加わると、当該部分では受熱表面
の低融点物質（アルミニウム）５の溶融または蒸発が起
き、融解熱または気化熱を奪って過大な熱入力が内部に
及ぶのを防止し、同時に過大な熱応力の発生を防ぐ、こ
のため、耐熱層３におけるクラックの発生率も低く抑え
られるが、低融点物質（アルミニウム）５の溶融、凝固
に伴うクラックや熱衝撃によるクラックが耐熱層に発生
した場合でも耐熱材（炭素繊維）４によってその進展が
阻止され、特に構造材１への影響は大幅に減少する。
本実施例では耐熱層を構成する耐熱材として炭素繊維を
低融点物質としてアルミニウムを用いているが、繊維状
の耐熱材として任意の金属繊維を用いたり、樹状の金属
等を用いることも可能である。更に低融点物質としては
、＾１の他にＬｉ、 Ｓｎ、 Ｚｎ、 Ｃｄ、 Ｍｇ、
Ｂｉ、 Ｓｂ等の低融点金属やＦＬｉ８ｅ、ＦＬｉＮ
ａｋ、 ＮａＩＩＦｎ−ＮａＦ、その他の溶融塩等を選
択することができる。
低融点物質としてアルミニウムを用いているが、繊維状
の耐熱材として任意の金属繊維を用いたり、樹状の金属
等を用いることも可能である。更に低融点物質としては
、＾１の他にＬｉ、 Ｓｎ、 Ｚｎ、 Ｃｄ、 Ｍｇ、
Ｂｉ、 Ｓｂ等の低融点金属やＦＬｉ８ｅ、ＦＬｉＮ
ａｋ、 ＮａＩＩＦｎ−ＮａＦ、その他の溶融塩等を選
択することができる。
実施例２゜
多数回のプラズマディスラプションに耐える必要がある
などより苛酷な条件が想定される場合には、実施例１に
おける耐ｐ！！、Ｎを複数層重ね合わせることができる
。第２図は耐熱Ｎ２３をろうづけによって３層重ね合わ
せた例であり、符号２１〜２５は実施例１の符号１〜５
にそれぞれ対応する。ｑの例では耐熱層を必要によりか
なり厚いものまで容易に得ることができる。
などより苛酷な条件が想定される場合には、実施例１に
おける耐ｐ！！、Ｎを複数層重ね合わせることができる
。第２図は耐熱Ｎ２３をろうづけによって３層重ね合わ
せた例であり、符号２１〜２５は実施例１の符号１〜５
にそれぞれ対応する。ｑの例では耐熱層を必要によりか
なり厚いものまで容易に得ることができる。
また耐熱層２３が層状であることにより、表面層にクラ
ックが発生しても下Ｊｉｌｔでクラックが進展すること
を避けることができる。
ックが発生しても下Ｊｉｌｔでクラックが進展すること
を避けることができる。
実施例３゜
第３図は耐熱層３３に多孔質材料を用いた例であり、こ
の例では耐熱材３４としてＳｉＣのセラミックを用い、
その空隙部に低融点物質３５としてアルミニウムを含浸
させている。３１は構造材、３２は冷却材通路である。
の例では耐熱材３４としてＳｉＣのセラミックを用い、
その空隙部に低融点物質３５としてアルミニウムを含浸
させている。３１は構造材、３２は冷却材通路である。
多孔質材料としては他の種類のセラミックやＮｏ等の高
融点金属の焼結体等を用いることもでき、低融点物質と
しては実施例１について述べた他の材料を用いることも
できる。この例でも実施例１について述べたのと同様の
効果が得られる。
融点金属の焼結体等を用いることもでき、低融点物質と
しては実施例１について述べた他の材料を用いることも
できる。この例でも実施例１について述べたのと同様の
効果が得られる。
実施例４８
第４図は耐熱層４３に受熱表面に通じる多数の小孔４６
を設け、該小札内に低融点物質４５を充填したものであ
る。耐熱層４３は、例えばステンレスなどの構造材４１
と同質の金属材料やモリブデンなどの高融点金属材料、
あるいはグラフディト、セラミック等の耐熱材料を用い
ることができる。低融点物質４５は実施例１について述
べた低融点金属や溶融塩等を適宜選択できる。同図の例
では耐熱層４３と構造材４１を別部材によって構成して
いるが、ステンレスなど同一素材によって一体に作るこ
とも可能である。
を設け、該小札内に低融点物質４５を充填したものであ
る。耐熱層４３は、例えばステンレスなどの構造材４１
と同質の金属材料やモリブデンなどの高融点金属材料、
あるいはグラフディト、セラミック等の耐熱材料を用い
ることができる。低融点物質４５は実施例１について述
べた低融点金属や溶融塩等を適宜選択できる。同図の例
では耐熱層４３と構造材４１を別部材によって構成して
いるが、ステンレスなど同一素材によって一体に作るこ
とも可能である。
［発明の効果］
以上述べたところから明らかなとおり、本発明によれば
耐熱層は耐熱材と低融点物質の複合材によって受熱面を
形成しているので、受熱面が過大な熱流束を受けた場合
には低融点物質の溶融、蒸発により融解熱や気化熱を奪
い、内部に過大な熱入力が及んだり、過大な熱応力が発
生することを防止することができる。また、過大な熱流
束を受けても、低融点物質の溶融蒸発が優先して生起す
るので、損孫は該低融点物質の部分にのみ限局され、耐
熱材や深部の構造材に熱衝撃や熱応力による損傷が及ぶ
のを回避することができる。従ってプラズマディスラプ
ションが繰り返し起きるような苛酷な条件にあっても耐
熱壁の健全性を長期間保持できる。
耐熱層は耐熱材と低融点物質の複合材によって受熱面を
形成しているので、受熱面が過大な熱流束を受けた場合
には低融点物質の溶融、蒸発により融解熱や気化熱を奪
い、内部に過大な熱入力が及んだり、過大な熱応力が発
生することを防止することができる。また、過大な熱流
束を受けても、低融点物質の溶融蒸発が優先して生起す
るので、損孫は該低融点物質の部分にのみ限局され、耐
熱材や深部の構造材に熱衝撃や熱応力による損傷が及ぶ
のを回避することができる。従ってプラズマディスラプ
ションが繰り返し起きるような苛酷な条件にあっても耐
熱壁の健全性を長期間保持できる。
第１図乃至第４図は本発明の実施例の構造を示す部分断
面斜視図、第５図乃至第７図は従来の提案にかかる核融
合炉の第１壁の耐熱構造を示す部分断面斜視図である。
面斜視図、第５図乃至第７図は従来の提案にかかる核融
合炉の第１壁の耐熱構造を示す部分断面斜視図である。
Claims (1)
- 受熱表面に連通する空隙を有する耐熱材の該空隙に前記
耐熱材の融点よりも低い融点を有する物質を含浸させて
成る耐熱層を有することを特徴とする高熱流束の受熱装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61217024A JPH0738034B2 (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 高熱流束受熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61217024A JPH0738034B2 (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 高熱流束受熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6373186A true JPS6373186A (ja) | 1988-04-02 |
| JPH0738034B2 JPH0738034B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=16697639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61217024A Expired - Fee Related JPH0738034B2 (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 高熱流束受熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738034B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023505165A (ja) * | 2019-12-06 | 2023-02-08 | トカマク エナジー リミテッド | 第一壁の蒸散冷却 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5724878A (en) * | 1980-07-22 | 1982-02-09 | Citizen Watch Co Ltd | Movement construction of mini pointer indication type electronic wrist watch |
| JPS6179187A (ja) * | 1984-09-27 | 1986-04-22 | 株式会社東芝 | 核融合装置のバンパリミタ |
-
1986
- 1986-09-17 JP JP61217024A patent/JPH0738034B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5724878A (en) * | 1980-07-22 | 1982-02-09 | Citizen Watch Co Ltd | Movement construction of mini pointer indication type electronic wrist watch |
| JPS6179187A (ja) * | 1984-09-27 | 1986-04-22 | 株式会社東芝 | 核融合装置のバンパリミタ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023505165A (ja) * | 2019-12-06 | 2023-02-08 | トカマク エナジー リミテッド | 第一壁の蒸散冷却 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0738034B2 (ja) | 1995-04-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |