(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブランケットの第一壁の外表面に、一定の間隙を存して多数の小片のアーマタイルを縦横に配列して仮付けし、且つ各間隙にスペーサーを埋め、次に前記外表面の全面とブランケット側面の一部、またはブランケット全体をキャン部材で被って該キャン部材の外縁部をシール溶接の上、ＨＩＰ接合によりこれらを前記第一壁と一体化し、次いで前記キャン部材を機械加工により除去し、然る後前記アーマタイル間の前記スペーサーを溝加工により除去してスリットを形成することを特徴とするブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法。
【請求項２】
ブランケットの第一壁の外表面に沿うように形成され多数の凹部を縦横に一定間隔に有する型枠を予め製作し、次にこの型枠の各凹部にほぼ同じ寸法形状の小片のアーマタイルを嵌め込んだ上、該型枠を第一壁の外表面に仮付けし、次いで該型枠を仮付けした面の全面とブランケット側面の一部、またはブランケット全体をキャン部材で被って該キャン部材の外縁部をシール溶接の上、ＨＩＰ接合してこれらを前記第一壁と一体化し、次に前記キャン部材を機械加工により除去した上、前記型枠の底部を機械切削により除去して小片のアーマタイルを露出させ、然る後該型枠を溝加工により除去して、前記アーマタイル間にスリットを形成することを特徴とするブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法。
【請求項３】
ブランケットの第一壁の外表面に沿うように形成され多数の透かし穴を縦横に一定間隔に有する型枠を予め製作し、次にこの型枠の各透かし穴にほぼ同じ寸法形状の小片のアーマタイルを嵌め込んだ上、該型枠を第一壁の外表面に仮付けし、次いで該型枠を仮付けした面の全面とブランケット側面の一部、またはブランケット全体をキャン部材で被って該キャン部材の外縁部をシール溶接の上、ＨＩＰ接合してこれらを前記第一壁と一体化し、次に前記キャン部材を機械加工により除去し、然る後前記型枠を溝加工により除去して、前記アーマタイル間にスリットを形成することを特徴とするブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法。
【請求項４】
ブランケットの第一壁の外表面に沿うように形成され多数の透かし穴を縦横に一定間隔に有する型枠を予め製作し、次に該型枠を第一壁に仮付け後、該型枠の各透かし穴にほぼ同じ寸法形状のアーマタイルを嵌め込み、次いで該型枠を仮付けした面の全面とブランケット側面の一部、またはブランケット全体をキャン部材で被って該キャン部材の外縁部をシール溶接の上、ＨＩＰ接合してこれらを前記第一壁と一体化し、次に前記キャン部材を機械加工により除去し、然る後前記型枠を溝加工により除去して、前記アーマタイル間にスリットを形成することを特徴とするブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法。
【請求項５】
前記スペーサーがセラミックス系材料であることを特徴とする、請求項１記載のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法。
【請求項６】
前記スペーサーがＣＦＣであることを特徴とする、請求項１記載のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法。
【請求項７】
前記型枠がセラミックス系材料であることを特徴とする、請求項２、３、４のいずれかに記載のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法。
【請求項８】
前記型枠がＣＦＣであることを特徴とする、請求項２、３、４のいずれかに記載のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トカマク型核融合装置のブランケット第一壁が直接プラズマ粒子の照射を受けないように外表面に接合されるアーマタイルに、熱応力低減のためのスリットを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トカマク型核融合装置の炉内構造物であるブランケットの第一壁には、直接プラズマ粒子の照射を受けないようにタイルをろう付けで貼り付けることやボルト固定が考えられたが、ろう付けやボルト固定では信頼性，耐久性に課題がある。また、タイルの熱応力低減のため、タイルにスリットを入れることが考えられたが、コスト高となることは勿論のこと、溝加工によりスリットを入れると、固くて脆いタイルは、割れて欠ける心配がある。このため実際に適用された例はない。
【０００３】
このようなことから現状では、ブランケット第一壁の外表面にベリリウムやボロンなどの原子番号の低い材料のタイルをＨＩＰ接合することが考えられている。しかし、第一壁の分散型強化銅（以下ＤＳＣｕという）とタイルのベリリウムやボロンとは異なる材料であり、しかも冷却されている第一壁と高熱にさらされるタイルとの間には著しい温度差があるので、タイルの熱応力を低減すべくスリット加工が必要となる。ＨＩＰ接合後の固くて脆いタイルそのものをスリット加工することは、技術的には可能であるが、コスト高の要因ともなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ＨＩＰ接合後のアーマタイルへのスリット形成を容易にし、コストを低減できるブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法の１つは、ブランケット第一壁の外表面に、一定の間隙を存して多数の小片のアーマタイルを縦横に配列して仮付けし、且つ各間隙にスペーサーを埋め、次にその外表面の全面とブランケット側面の一部、またはブランケット全体をキャン部材で被ってキャン部材の外縁部をシール溶接の上、ＨＩＰ接合によりこれらをブランケット第一壁と一体化し、次いでキャン部材を機械加工により除去し、然る後各アーマタイル間のスペーサーを溝加工により除去してスリットを形成することを特徴とするものである。
【０００６】
本発明のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法の他の１つは、ブランケット第一壁の外表面に沿い、多数の凹部を縦横に一定間隔に有する型枠を予め製作し、次にこの型枠の各凹部にほぼ同じ寸法形状の小片のアーマタイルを嵌め込んだ上、型枠をブランケット第一壁の外表面に仮付けし、次いでその全面とブランケット側面の一部、またはブランケット全体をキャン部材で被ってシール溶接の上、ＨＩＰ接合してこれらをブランケット第一壁と一体化し、次にキャン部材を機械加工により除去した上、型枠の底部を機械切削により除去して小片のアーマタイルを露出させ、然る後型枠を溝加工により除去して、アーマタイル間にスリットを形成することを特徴とするものである。
【０００７】
本発明のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法のさらに他の１つは、ブランケット第一壁の外表面に沿い、多数の透かし穴を縦横に一定間隔に有する型枠を予め製作し、次にこの型枠の各透かし穴にほぼ同じ寸法形状の小片のアーマタイルを嵌め込んだ上、型枠をブランケット第一壁の外表面に仮付けし、次いでその全面とブランケット側面の一部、またはブランケット全体をキャン部材で被ってシール溶接の上、ＨＩＰ接合してこれらをブランケット第一壁と一体化し、次にキャン部材を機械加工により除去し、然る後型枠を溝加工により除去して、アーマタイル間にスリットを形成することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法のさらに他の１つは、ブランケット第一壁の外表面に沿い、多数の透かし穴を縦横に一定間隔に有する型枠を予め製作し、次にこの型枠をブランケット第一壁の外表面に仮付け後、型枠の各透かし穴にほぼ同じ寸法形状の小片のアーマタイルを嵌め込み、次いでその全面とブランケット側面の一部、またはブランケット全体をキャン部材で被ってシール溶接の上、ＨＩＰ接合してこれらをブランケット第一壁と一体化し、次にキャン部材を機械加工により除去し、然る後型枠を溝加工により除去して、アーマタイル間にスリットを形成することを特徴とするものである。
【０００９】
前記のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法の１つにおいて、スペーサーはアルミナ長繊維複合材のようなセラミックス系材料、ＣＦＣ（炭素繊維強化炭素複合材）であることが好ましい。
【００１０】
前記のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法の他の３つにおいて、型枠はアルミナ長繊維複合材のようなセラミックス系材料、ＣＦＣ（炭素繊維強化炭素複合材）であることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法の１つの実施形態を図によって説明する。図１に示すようにブランケット１のプラズマと直接対面するＤＳＣｕより成る第一壁２の外表面に、一定の間隙Ｃを存して多数の矩形の小片のＢｅより成るアーマタイル３を配列して仮付けした上、各間隙Ｃに図２に示すようにブランケット１の第一壁２やアーマタイル３よりも靱性を有し、例え少々の削り残しがあってもプラズマ発生，維持には無害な材料として、ＣＦＣ（炭素繊維強化炭素複合材）やアルミナ長繊維複合材などのスペーサー４を埋めた。次にその全面とブランケット１の側面の一部、またはブランケット１全体をキャン部材，例えばＳＵＳ板（図示省略）で被ってシール溶接の上、ＨＩＰ接合により第一壁２とアーマタイル３及びＣＦＣやアルミナ長繊維複合材などのスペーサー４とを一体化し、且つキャン部材とブランケット１とを一体化した。次いでキャン部材を機械加工により除去した。然る後各アーマタイル３間のＣＦＣやアルミナ長繊維複合材などのスペーサー４を、図３に示すように溝加工により除去してスリット５を形成した。
【００１２】
上記のようにアーマタイルスリット形成方法の１つは、ブランケット１の第一壁２に小片のアーマタイル３をＨＩＰ接合する前のアセンブリー時に、アーマタイル３間の各間隙Ｃにアーマタイル部材よりも靱性を有するＣＦＣやアルミナ長繊維などのスペーサー４を埋めておくので、ＨＩＰ接合後にＣＦＣやアルミナ長繊維複合材などのスペーサー４を切削除去する際、脆いＢｅよりなるアーマタイル３にはき裂を生じさせずにスペーサー４を容易に切削除去できる。従って、各アーマタイル３間には簡単にスリット５を形成できて、製作コストを低減できる。
【００１３】
本発明のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法の他の１つの実施形態を図によって説明する。図４に示すように多数の矩形の凹部６を縦横に一定間隔に有し、ブランケット１の第一壁２やアーマタイル３よりも靱性を有して例え少々削り残しがあってもプラズマ発生、維持には無害な材料、例えばＣＦＣやアルミナ長繊維複合材などより成る型枠７を予め製作した。この型枠７は、ブランケット１の第一壁２の外表面に沿うように形成されている。次に図５に示すようにこの型枠７の各凹部６に、夫々ほぼ同じ寸法形状の小片のＢｅよりなるアーマタイル３を嵌め込み、アーマタイル３側をブランケット１の第一壁２の外表面に向けて型枠７を図６に示すように第一壁２の外表面に仮付けた。次いでその型枠７の全面とブランケット１の側面の一部、またはブランケット１全体をキャン部材、例えばＳＵＳ板（図示省略）で被ってシール溶接の上、ＨＩＰ接合により第一壁２とアーマタイル３及びＣＦＣやアルミナ長繊維複合材などより成る型枠７とを一体化し、且つキャン部材とブランケット１とを一体化した。次にキャン部材を機械加工により除去した上、型枠７の底部を機械切削により除去して、小片のアーマタイル３を図７に示すように露出させた。然る後、型枠７を溝加工により除去して、図８に示すようにアーマタイル３間にスリット５を形成した。
【００１４】
上記のようにアーマタイルスリット形成方法の他の１つは、予め製作した型枠７の多数の凹部６に小片のアーマタイル３を嵌め込んで、型枠７をブランケット１の第一壁２の外表面に仮付けした後、キャン部材で被ってシール溶接の上、ＨＩＰ接合によりこれをブランケット１や第一壁２と一体化するので、前述のアーマタイルスリット形成方法の１つと比べ、アーマタイル３の位置決め、仮付けが不要である。またＨＩＰ接合後、アーマタイル３の表面の型枠７の底部を機械的切削により除去することが容易であり、例えＣＦＣやアルミナ長繊維複合材が削り残った場合でも、プラズマ発生，維持には無害であり、さらに型枠７を溝加工により除去する際、脆いＢｅよりなるアーマタイル３にはき裂を生じさせずに型枠７を容易に溝加工により除去できる。従って、各アーマタイル３間には簡単にスリット５を形成できて、製作コストを低減できる。
【００１５】
本発明のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法のさらに他の１つの実施形態を図によって説明する。図９に示すように多数の矩形の透かし穴８を縦横に一定間隔に有し、ブランケット１の第一壁２やアーマタイル３よりも靱性を有する材料、例えばＣＦＣやアルミナ繊維などより成る型枠９を予め製作した。この型枠９は、ブランケット１の第一壁２の外表面に沿うように形成されている。次に図１０に示すように上記型枠９をブランケット１のＤＳＣｕより成る第一壁２の外表面に仮付けの上、型枠９の各透かし穴８に、夫々図１１に示すように所要形状、寸法の小片のＢｅより成るアーマタイル３を嵌め込んだ。
尚、この型枠９は、第一壁２の外表面に仮付けする前に、各透かし穴８にアーマタイル３を嵌め込み、その後第一壁２の外表面に仮付けしてもよい。
次いでその全面とブランケット１の側面の一部、またはブランケット１全体をキャン部材、例えばＳＵＳ板（図示省略）で被ってシール溶接の上、ＨＩＰ接合により型枠９及び各アーマタイル３を第一壁２と一体化し、且つキャン部材をブランケット１と一体化した。次にキャン部材を機械加工して除去した。然る後型枠９のみを図１２に示すように溝加工により除去して、アーマタイル３間にスリット５を形成した。
【００１６】
上記のようにアーマタイルスリット形成方法のさらに他の１つは、予め製作した型枠９の多数の各透かし穴８に小片のアーマタイル３を嵌め込んで、これをブランケット１の第一壁２に仮付けし、キャン部材で被ってシール溶接した後、全体をＨＩＰ接合するので、アーマタイル３の位置決め、仮付けが不要である。またＨＩＰ接合後に型枠９を溝加工により除去するのは、量が少ないだけ一層容易で、各アーマタイル３間には簡単にスリット５を形成できて、製作コストを低減できる。
【００１７】
尚、前記のアーマタイルスリット形成方法の１つでは、アーマタイル３がＢｅより成り、間隙Ｃに埋めたスペーサー４はブランケット１の第一壁２やアーマタイル３よりも靱性を有するＣＦＣやアルミナ長繊維複合材などより成るが、これに限定されるものではない。アーマタイル３は酸化物，炭化物，窒化物，珪化物等の焼結材料から成るものでもよく、その際スペーサー４はアーマタイル３よりも切削加工し易いものならばどのような材料でもよい。また、小片のアーマタイル３の形状は矩形で、第一壁２に縦横に配列されて、間隙Ｃが格子状となっているが、形状は特に限定されるものではなく、間隙Ｃが一定となるように配列できる形状ならばどのようなものでもよい。
【００１８】
また、前記のアーマタイルスリット形成方法の他の１つ及びさらに他の１つでは、型枠７の凹部６や型枠９の透かし穴８の形状が矩形で縦横に配列されて型枠が格子状となっているが、凹部６や透かし穴８の形状は特に限定されるものではなく、凹部６や透かし穴８間の寸法が一定となるように配列できる凹部６や透かし穴８の形状ならばどのようなものでもよい。これに応じてアーマタイル３の形状も適宜選定される。また、型枠７，９はブランケット１の第一壁２やアーマタイル３よりも靱性を有する材料、例えばＣＦＣやアルミナ長繊維複合材などより成るが、これに限定されるものではない。要はＨＩＰ接合の高温に耐えられる材料、高温下でも有害なガスを発生しない材料、ＨＩＰ接合しても第一壁面やアーマタイルに着きにくい材料ならばどのようなものでもよい。さらに、型枠７，９は、厚さに対し、高さ，幅共に巨大寸法であるため、第一壁２の外表面への仮付けのための組付けの際、予め凹部６や透かし穴８へ小片のアーマタイル３を嵌め込むことにより、膨大な重量となって組付けが厄介になると共に、型枠７，９が多数のアーマタイル３の重量により歪みが生じると懸念される場合は、型枠７，９を夫々複数に分割して第一壁２の外表面へ組付けるようにするとよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明で判るように本発明のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法によれば、ブランケット第一壁にアーマタイルをＨＩＰ接合後、アーマタイル間にスリットを形成することが容易で、製作コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法の１つにおいて、ブランケット第一壁の外表面に、小片のアーマタイルを配列した状態を示す斜視図である。
【図２】図１のブランケット第一壁の外表面の各アーマタイル間の間隙にＣＦＣやアルミナ長繊維複合材などのスペーサーを埋めた状態を示す斜視図である。
【図３】図２に示されるブランケット第一壁と各アーマタイル及びＣＦＣやアルミナ長繊維複合材などのスペーサーをＨＩＰ接合により一体化した後、各アーマタイル間のＣＦＣやアルミナ長繊維複合材などのスペーサーを溝加工により除去してスリットを形成した状態を示す斜視図である。
【図４】本発明のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法の他の１つにおいて用いる型枠を示す斜視図である。
【図５】図４の型枠の各凹部に小片のアーマタイルを嵌め込んだ状態を示す斜視図である。
【図６】図５の型枠をブランケット第一壁に仮付けした状態を示す斜視図である。
【図７】図６の型枠及びアーマタイルをＨＩＰ接合後、型枠の底部を機械切削により除去して、小片のアーマタイルを露出させた状態を示す斜視図である。
【図８】図７の型枠を溝加工により除去して、アーマタイル間にスリットを形成した状態を示す斜視図である。
【図９】本発明のブランケット第一壁のアーマタイルスリット形成方法のさらに他の１つにおいて用いる型枠を示す斜視図である。
【図１０】図９の型枠をブランケット第一壁に仮付けした状態を示す斜視図である。
【図１１】図１０の型枠の各透かし穴に小片のアーマタイルを嵌め込んだ状態を示す斜視図である。
【図１２】図１１の型枠及びアーマタイルをＨＩＰ接合後、型枠のみを溝加工により除去して、アーマタイル間にスリットを形成した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  ブランケット
２  第一壁
３  小片のアーマタイル
４  ＣＦＣ（炭素繊維強化炭素複合材）
５  スリット
６  凹部
７  型枠
８  透かし穴
９  型枠
Ｃ  間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003729672.tif 000009
【図９】
0003729672.tif 000010
【図１０】
0003729672.tif 000011
【図１１】
0003729672.tif 000012
【図１２】
0003729672.tif 000013