JPS6380436A - 埋込ヒ−タ式傍熱形陰極構体 - 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ような高磁界下で使用する埋込ヒ
ータ式傍熱形陰極に関するものである。

（発明の技術的背景およびその問題点〕新しい発電シス
テムとして注目されている核融合装置では、プラズマ発
生のために、熱電子放出陰極が使用され、予備電Ｉｌｌ
装置としての機能を発揮している。即ち、この熱陰極に
より核融合を生じさせるためのプラズマを確実に生成さ
せることができるようになる。

核融合装置では、プラズマを閉じ込め、制御するために
強力な磁界を利用している。この磁界の強度は数テスラ
以上にも及ぶことがある。従来、この予備電離装置用陰
極としては、フィラメント状直熱形陰極が使用されてい
る。しかしながら、近年の大出力化に伴なう磁界強度の
増大に伴ない、フィラメントｆｆｉ流と磁界との相互作
用によりフィラメントが力を受け、変形あるいは断線等
の事故が予想されるに至っている。それ故、安定した電
子放出を得るためには、電子放出面が平面状の埋込ヒー
タ式の傍熱形電極が望ましい形態として考えられる。

第３図に埋込ヒータ式傍熱形陰極の要部断面図を示す。

第３図において、電子放出面を備える陰極基体１１と、
陰極支持器１２とによって作られる空間内に、ヒータフ
ィラメント１４が電気絶縁物質１３を介して配αされ、
ヒータフィラメント１４の脚部の両端は通電加熱のため
のヒータリード１５と接合されている。

ところで、この陰極構体も強大な磁界中ではフィラメン
ト状直熱形陰極と同様に電流と磁界との相互作用により
大きな応力をうける。この場合、ヒータフィラメントの
コイル部は電気絶縁物質１３に、また脚部端部はヒータ
リード１５に固定されているので、応力はヒータフィラ
メントの脚部に集中する。また、埋込ヒータ式傍熱形陰
極ではヒータフィラメントに通電し、電子放出を得る場
合、ヒータフィラメント脚部も発熱し、ヒータフィラメ
ント脚部に温度上昇による強度低下が現れる。

したがって、度量なる高温疲労および応力により、ヒー
タフィラメント脚部の破断現象がフィラメントの寿命末
期に生ずる事態となる。

〔発明の目的〕

本発明は埋込ヒータ式傍熱形陰極においてヒータフィラ
メント脚部の破断を防止するものであり、特に核融合装
置の予（ｉｉｉｆｆｉ離５Ａ置に使用して好適な長寿命
の埋込ヒータ式傍熱形陰極を提供することを目的とする
。

〔発明の概要〕

本発明は電子放出面を備える陰極基体と、陰極基体に接
合された陰極支持器と陰極基体と陰極支持器とによって
作られる容器内に電気絶縁物質を介して配置されるヒー
タフィラメントを有する埋込ヒータ式傍熱形陰極構体に
おいて、ヒータフィラメント脚部に補助部材を並設する
ことにより、ヒータフィラメント脚部の電気抵抗を下げ
、かつ強度の向上を計ったことを特徴とする。

したがって、本発明によれば、通電時のヒータフィラメ
ント°脚部の温度上昇が抑制され、かつ強化されている
ことから、電流と磁界の相互作用による応力に耐える長
寿命の陰極が実現できる。

本発明について、以下に実施例を用い、更に詳しく説明
する。

〔発明の実施例〕

線径０，５５　ａｌｌのタングステン線を用い、コイル
長１６０ａｍ　１脚部長２０１１１のヒータフィラメン
トを製作し、第１図に要部断面図を示すような埋込ヒー
タ式傍熱形陰極に組み込んだ。ヒータフィラメントは詳
しく説明すると、第２図に示したような形状で、ヒータ
フィラメント２４は２本１組で使用され、脚部にはヒー
タフィラメント２４と同じタングステン線（線径０．５
５１ｍ　、長さ２３ｎｖ　　が補助部材２６として追加
されている。ヒータフィラメント２４と補助部材２６と
は複数箇所で相互に溶接固定され、ざらに線径０．００
６ｍｍのタングステン線？３２８でしつかり束ねられて
いる。

本実施例の陰極構体は次のように製造されたものである
。

第１図において、１ａ２０ａを２重ａ％含有するモリブ
デン合金からなる直径２０ｍａ＋の陰極基体２１をモリ
ブデン類の陰極支持器２２に接合させ、この後上記した
フィラメント２４を脚部の大部分を除いて補助部材２６
の一端部とともにアルミナ粉末中に埋込んだ。その侵、
真空中で１８００℃で３時間加熱し、アルミナを焼結さ
せてヒータフィラメントが電気絶縁物質２３中に埋込ま
れた傍熱形陰極横体を製造した。

この陰極構体を評価するために、ヒータフィラメント２
４の脚部端部を補助部材２６の端部とともにガラス製の
ダミー管（図示せず）のヒータリード２５に溶接し、そ
の後ダミー管を真空排気した。このようにして製作され
たダミー管を用いてヒータフィラメント脚部に磁界を加
え強度試験を実施した。即ち、最大磁界強度４．６テス
ラを発生するコンデンサ放電式磁界発生コイル中にダミ
ー管を配置し、フィラメント電流として７５Ａを通電中
に磁界を発生させてヒータフィラメントに応力を加えた
。フィラメントへの通電時間３秒、休止時間１７１秒の
条件で通電のオン、オフを１０００回繰り返えしたが、
ヒータフィラメント脚部には回答変形等の異常を認める
ことがなかった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ヒータフィラメント脚部が補助部材に
より補強されており、また補助部材を並設することによ
り電気抵抗が下がり、ヒータフィラメント脚部での発熱
が少なくなり温度上昇が抑制される。従って、強磁場下
での使用においても、変形あるいは断線を生ずることが
なく、長寿命の陰極構体が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の陰極構体を示す一部断面図、第２図は
本発明に係る補助部材の配置を示すヒータフィラメント
の斜視図、第３図は従来の埋込ヒータ式傍熱形陰極構体
を示す一部断面図である。 １１．２１・・・・・・陰極基体、 １２．２２・・・・・・陰極支持器、 １３．２３・・・・・・電気絶縁物質、１４．２４・・
・・・・ヒータフィラメント、Ｉｓ、２５・・・・・・
ヒータリード、２６　　・・・・・・補助部材、 ３３　　・・・・・・タングステン線。 人埋（ヤ計　刻之簾角 ン５）　　　　　　　　　　　　　　　ラ（−何　　−
Ｐ−（第　　１　図 第２図 第　　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子放出面を備える陰極基体と、陰極基体に接合された
   陰極支持器と、陰極基体と陰極支持器とによって作られ
   る空間内に電気絶縁物質を介して配置されるヒータフィ
   ラメントとを有する埋込ヒータ式傍熱形陰極構体におい
   て、前記ヒータフィラメントの脚部に補助部材が並設さ
   れ、前記補助部材の一端部が前記電気絶縁物質中に埋設
   されていることを特徴とする埋込ヒータ式傍熱形陰極構
   体。