(57)【要約】【課題】真空容器への熱負荷を低減させる一方、炉心プラズマから第一壁への入熱負荷変動が生じても、第一壁を目標温度に調節維持させることができる核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造およびその温度制御方法。【解決手段】本発明は、トーラス状の真空容器１１内に、炉心プラズマからの放射熱を除熱する冷却機構１５と、プラズマ対向壁の第一壁１２を加熱昇温させる加熱装置１６とを設け、さらに、冷却装置１５と加熱装置１６とを断熱させる断熱構造を備えたものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーラス状の真空容器内に、炉心プラズマからの放射熱を除熱する冷却機構と、プラズマ対向壁の第一壁を加熱昇温させる加熱装置とを設け、
前記冷却機構と加熱装置とを断熱させる断熱構造を備えたことを特徴とする核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造。
【請求項２】
前記第一壁と加熱装置の間の空間は、運転時に前記第一壁を目標温度に維持する第一壁温度調節装置を備えた請求項１記載の核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造。
【請求項３】
前記第一壁温度調節制御装置は、前記第一壁と加熱装置の間に、前記第一壁の温度により膨張する気体と、膨張した気体により駆動される流体とを封入した密閉容器を備えた請求項２記載の核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造。
【請求項４】
前記第一壁温度調節制御装置は、前記第一壁と加熱装置の間に位置して前記加熱装置に設けられ、熱膨張する流体を満たした伝熱容器と、この伝熱容器の第一壁側面側に設けられ、前記流体温度より膨張して接触面積が変更可能な形状変化部材として有する請求項２記載の核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造。
【請求項５】
トーラス状真空容器内に冷却機構とプラズマ対向壁の第一壁を加熱昇温させる加熱装置とを断熱構造に設け、
運転時に、前記加熱装置は、炉心プラズマから前記第一壁への入熱負荷変動に応じて加熱昇温させ、前記第一壁を目標温度に維持することを特徴とする核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ対向壁の第一壁を目標温度に加熱し、調節維持する核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造およびその温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
核融合実験装置は、水素を超高温に加熱しプラズマ状態にして、真空容器内に磁気を利用して封じ込めるものである。図５にトカマク型核融合実験装置１の第一壁２と真空容器３の鉛直断面図を示す。真空容器３は、核融合プラズマ（炉心プラズマ）の生成に必要な超高真空を維持する装置である。核融合装置１のプラズマ対向壁である第一壁２は、主に炉心プラズマの放射熱から真空容器３を保護する役割を担っており、冷却壁４を備えた冷却構造によって冷却される。
【０００３】
核融合プレナムの超長時間化を目指した高ベータ化かつ経済性の高いトカマク型核融合装置において、第一壁２と炉心プラズマの相互作用がプラズマ性能に及ぼす影響は大きい。第一壁２を含むプラズマ対向壁からは微量の酸素や水分などが発生し、この不純物がプラズマ中に混入すると、放射損失量増加に伴うプラズマ温度の低下を引き起こすと共に、燃料である水素イオンが希釈される。
【０００４】
また、核融合（炉心）プラズマから流出したイオンや原子が第一壁２に到達し固体表面と相互作用した後に水素分子に戻り、再び核融合（炉心）プラズマに混入し循環する水素リサイクリングが発生する。この水素リサイクリングは核融合プレナムの炉心特性を大きく支配しており、水素リサイクリングが生じると、核融合プラズマの閉じ込め性能が低下する。
【０００５】
核融合プラズマの性能向上のためには、プラズマ対向壁である第一壁２での水素リサイクリングを低減し、炉心プラズマと第一壁２との間に位置する周辺プラズマの制御性を高めることが必要となる。この水素リサイクリングの低減には、壁の水素吸蔵を利用した壁排気が効果的であるが、長時間定常プラズマにおいては壁飽和の問題と燃料となるトリチウムの炉内蓄積の問題がある。
【０００６】
水素リサイクリングを低減し、かつ壁排気に依存しない粒子制御方法を用いて純度の高い炉心プラズマを用いたトカマク型核融合装置の超長時間運転を行なうためには、プラズマ対向壁である第一壁２を加熱し高温状態に維持することが必要である。
【０００７】
従来の核融合装置において、真空容器の第一壁を加熱・冷却する技術として、特許文献１に開示された技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−４９８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の核融合装置では、真空容器の内壁（第一壁）を二重壁構造とし、二重壁の空間部に冷却媒体流路および加熱媒体流路を設けて、第一壁を加熱冷却する構成となっている。
【００１０】
しかし、炉心（核融合）プラズマの放射熱から真空容器を保護する役割を担う第一壁を加熱し、昇温させた場合、真空容器への熱負荷が高まり、真空容器温度が上昇することが課題となっている。
【００１１】
また、真空容器温度が上昇することで、真空容器周辺に存在する超電導トロイダル磁場コイル、超電導ポロイダル磁場コイル、および超電導中心ソレノイドコイルの各コイルへ過大な熱負荷が発生する虞があり、また、真空容器ポートに設置されている計測器等の破壊に繋がる虞がある。
【００１２】
一方、核融合プラズマ（炉心プラズマ）から放射される熱量は常に一定ではなく変動しており、炉心プラズマからの放射熱で昇温した第一壁の温度は常時変動している。このため、第一壁である温度に維持するためには、炉心プラズマから第一壁への入熱負荷変動に応じて第一壁の加熱量を調節制御する必要があるが、従来の核融合装置では、第一壁の加熱量を調整制御し、所要温度に維持することについて配慮がなされていない。
【００１３】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、真空容器への熱負荷を低減させる一方、炉心プラズマから第一壁への入熱負荷変動が生じても、第一壁を目標温度に調節維持させることができる核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造およびその温度制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上述した課題を解決するために、トーラス状の真空容器内に、炉心プラズマからの放射熱を除熱する冷却機構と、プラズマ対向壁の第一壁を加熱昇温させる加熱装置とを設け、前記冷却機構と加熱装置とを断熱させる断熱構造を備えたことを特徴とする核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造を提供することにある。
【００１５】
また、本発明は、上述した課題を解決するために、トーラス状真空容器内に冷却機構とプラズマ対向壁の第一壁を加熱昇温させる加熱装置とを断熱構造に設け、運転時に、前記加熱装置は、炉心プラズマから前記第一壁への入熱負荷変動に応じて加熱昇温させ、前記第一壁を目標温度に維持することを特徴とする核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御方法を提供することにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、冷却構造により真空容器への熱負荷を低減させる一方、加熱装置による第一壁のヒータ加熱は、炉心プラズマから第一壁への入熱負荷変動に応じて加熱昇温させ、第一壁を目標温度に調節維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】核融合装置の主要機器を構成する真空容器を示す構成図。
【図２】本発明に係る第１の実施形態を示すもので、（Ａ）は核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造を部分的に示す鳥瞰図、（Ｂ）はその温度制御構造を部分的に示す鉛直断面図。
【図３】本発明に係る第２の実施形態を示すもので、（Ａ）は核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造を部分的に示す第一壁昇温前の鉛直断面図、（Ｂ）はその温度制御構造の第一壁昇温後の鉛直断面図。
【図４】本発明に係る第３の実施形態を示すもので、（Ａ）は核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造を部分的に示す第一壁昇温前の鉛直断面図、（Ｂ）はその温度制御構造の第一壁昇温後の鉛直断面図、（Ｃ）は加熱装置に設けられる伝熱筐体の第一壁昇温後の拡大断面図。
【図５】従来の核融合装置の第一壁と真空容器の鉛直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１９】
核融合発電は、重水素と三重水素（トリチウム）という軽い元素の原子核同士の融合反応で発生するエネルギを利用するもので、核融合発電の実現を目指して核融合（実験）装置１０の開発が進められている。この核融合（実験）装置１０の主要機器として図１に示すトーラス形状（ドーナツ形状）の真空容器１１がある。真空容器１１は、図示しない超電導トロイダル磁場コイル、超電導ポロイダル磁場コイルおよび超電導中心ソレノイドコイルの高磁場（例えば１２Ｔ）により高温・高密度の核融合プラズマ（以下、炉心プラズマという）を内部に閉じ込めるものである。真空容器１１は、図５に示す真空容器３と同様、炉心プラズマに対向する第一壁（内壁）、外壁および補強リブからなる二重壁構造に構成される。
【００２０】
［第１の実施形態］（図２対応）
図２（Ａ）および（Ｂ）は本発明に係る第１の実施形態を示すもので、核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造を示すものである。核融合装置１０は主要機器を構成するトーラス形状の真空容器１１を有する。真空容器１１は、例えば高さ６．６ｍ、直径約１０ｍのトーラス形状の容器である。この真空容器１１には、機械的強度の高いステンレス鋼のインコネル材が用いられる。真空容器１１は軽量でステンレス鋼やインコネル材と同等の機械的強度および高い電気抵抗率を有するチタン合金やアルミ合金等の軽量・高強度の低放射化材を用いても良い。
【００２１】
真空容器１１内にはプラズマ対向壁を構成し、炉心プラズマの放射熱から真空容器１１を保護する第一壁１２が設けられる。第一壁１２は真空容器１１内で炉心プラズマの外周側に炉心プラズマと対向してトーラス方向に沿って列状に配設される。第一壁１２は真空容器１１と同様、機械的強度の高いステンレス鋼（ＳＵＳ  ３１６Ｌ）等の材料で構成される。第一壁１２は真空容器１１内に補強リブ等の支持構造物１３を介してボルト締め等で固定連結される。
【００２２】
また、トーラス形状の真空容器１１と第一壁１２との間の空間には、冷却壁１４を構成する冷却機構１５と、この冷却壁１４と第一壁１２の間に位置して第一壁１２を目標温度に加熱するシーズヒータ等の加熱装置１６と、この加熱装置１６で加熱されたヒータ発熱を熱伝導によって第一壁１２に伝える伝熱構造物１７とを有する。冷却機構１５は、冷却壁１４内に設けられた複数の冷媒流路１８内に、例えば窒素ガス等の冷媒を流すことで、第一壁１２に入射する炉心プラズマからの放射熱を除熱し、第一壁１２と真空容器１１の温度を低下させることができる。冷媒は窒素ガスに代えて水等の流体であってもよい。
【００２３】
一方、加熱装置１６は、第一壁１２を目標温度に加熱するために、ヒータ加熱量を調整し、加熱温度を調節制御可能にシーズヒータ等のヒータで構成される。加熱装置１６はトカマク型核融合装置１０を数時間、例えば５時間を超える超長時間運転を行なうために、プラズマ対向壁である第一壁１２を目標温度にヒータ加熱するものである。この意味で加熱装置１６は、伝熱構造物とともに、第一壁温度調節制御装置を構成している。目標温度は、水素リサイクリングを低減し、炉心プラズマと第一壁との間に位置する周辺プラズマの制御性を高めるために必要な３５０℃〜５５０℃の温度、好ましくは５００℃近傍の温度に設定される。
【００２４】
また、真空容器１１内に第一壁１２を支持する補強リブとしての支持構造物１３は、例えばボルト締めで固定されて加熱装置１６と冷却壁１４を真空容器１１内に断熱構造に支持する一方、加熱装置１６は支持構造物１３に断熱材層１９を介して設けられる。断熱材層１９は加熱装置１６と冷却機構１５とを断熱するように、支持構造物１３と加熱装置１６の接続部に介装される。加熱装置１６のヒータ加熱時に、ヒータと支持構造物１３が断熱材層１９により断熱されているために、ヒータ加熱が支持構造物１３を介して冷却壁１４や真空容器１１へ入熱されることはない。これにより加熱装置１６はヒータ加熱が伝熱構造物１７により第一壁１２のみを優先的に加熱することができ、真空容器１１への熱負荷は低減される。
【００２５】
炉の運転中に、炉心プラズマからの放熱量が変動した場合には、炉心プラズマから第一壁１２への入熱負荷変動に応じて加熱装置１６のヒータ加熱量を調節制御して変化させることで、第一壁１２を目標温度に加熱して昇温させ、維持することができる。
【００２６】
なお、図１において、符号２１は真空容器ポートであり、対応する真空容器ポート２１に図示しない排気装置の燃料入射装置、加熱装置、計測装置などが取り付けられる。
【００２７】
第１の実施形態においては、初めに加熱装置１６に通電し、ヒータ加熱を行なうことで、加熱装置１６であるヒータ加熱装置は伝熱構造物１７を介して第一壁１２に熱伝導して入熱され、第一壁１２を加熱する。加熱装置１６のヒータ加熱が伝熱構造物１７を通して熱伝導して第一壁１２に入熱され、第一壁１２が温度上昇し、目標温度に急速に加熱され、核融合装置１０の運転が開始される。加熱装置１６のヒータ加熱により第一壁１２が昇温加熱され、目標温度に到達し、ヒータ加熱量の調節制御により目標温度を保つことにより、核融合装置１０の運転が維持される。
【００２８】
核融合装置１０は運転が維持されても、炉心プラズマから放射される熱量は常に一定ではなく、変動しており、炉心プラズマから第一壁１２への入熱負荷変動が生じている。炉心プラズマから第一壁１２への入熱負荷変動が生じても、核融合装置１０を例えば５時間を超える超長時間運転を維持するためには、プラズマ対向壁である第一壁１２を加熱し、高温状態の目標温度に長時間維持する必要がある。
【００２９】
第１の実施形態では、加熱装置１６は支持構造物１３に断熱材層１９を介して断熱支持されているため、加熱装置１６のヒータ加熱が、冷却機構１５の冷却壁１４や真空容器１１に、支持構造物１３を介して入熱されることはない。一方、冷却機構１５は冷却壁１４内の冷媒流路１８に窒素ガスや水等の冷媒を流すことで、第一壁１２に入射する炉心プラズマからの放射熱を除熱し、第一壁１２と真空容器１１の温度を低下させることができ、冷却機構１５で真空容器１１への熱負荷を低減させることができる。真空容器１１は１００℃〜２００℃、例えば１５０℃強度に保たれる。
【００３０】
また、加熱装置１６は支持構造物１３に断熱材層１９を介して断熱支持され、加熱装置１６のヒータ加熱は伝熱構造物１７を介して第一壁１２に熱伝導され、第一壁１２のみを優先的に加熱することができる。しかも、加熱装置１６は炉心プラズマから第一壁１２への放射熱量が変動した場合には、加熱装置１６のヒータ加熱量を調節制御し、第一壁１２の温度を一定の目標温度に維持させることができる。
【００３１】
したがって、第１の実施形態によれば、加熱装置１６は、支持構造物１３に断熱支持され、加熱装置１６と冷却機構１５とを断熱している。したがって、加熱装置１６のヒータ加熱が冷却装置１５の冷却壁１４に熱伝導されるのを防止することができる。このため、冷却壁１４は真空容器１１への熱負荷を低減させることができる。また、炉心プラズマから第一壁１２への入熱負荷変動に応じて伝熱構造物１７により入熱される加熱装置１６のヒータ加熱量を調節制御することで、第一壁１２を昇温させ、目標温度に維持することができる。第一壁１２を目標温度に調節制御して維持することができるので、第一壁１２での水素リサイクリングを低減させることができ、トカマク型核融合装置１０の超長時間運転が可能となる。
【００３２】
［第２の実施形態］（図３対応）
図３は、核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造の第２の実施形態を示す図である。第１の実施形態と同じ構成および作用には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３３】
この図３において、（Ａ）は第一壁１２が目標温度に昇温前の状態を、（Ｂ）は第一壁が目標温度に昇温後の状態を、それぞれ示す部分的な鉛直断面図である。第２の実施形態に示す核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造は、第１の実施形態の第一壁１２と真空容器１１の温度制御構造に、第一壁温度調節保持装置２４を主に備え、加熱装置１６での温度調節を不要としたものである。
【００３４】
第２の実施形態に示される核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造では、第一壁１２を目標温度に昇温させ、この目標温度付近に第一壁１２を自動的に保持する第一壁温度調節保持装置２４を有する。この第一壁温度調節保持装置２４は、第一壁１２と加熱装置１６の間に設けられ、第一壁１２とのみ面接触する高温膨張空間２５と、高温膨張空間２５より容積が大きく、かつ高温膨張空間２５より低温部、例えば冷却壁１４の真空容器１１側背面に設けられた低温膨張空間２６と、第一壁１２と加熱装置１６間に存在し、高温膨張空間２５と低温膨張空間２６を接続する伝熱空間２７とから閉じた密閉空間を形成した伝熱容器２８を真空容器１１内に備えている。
【００３５】
そして、高温膨張空間２５と低温膨張空間２６と伝熱空間２７内に閉じ込められた水銀やナトリウム等の高融点の液体３０と、高温膨張空間２５と低温膨張空間２６にそれぞれ封入されたアルゴン、ヘリウム等の気体と、高温膨張空間２５に封入された気体と液体３０の境界面に設置され、昇降移動可能な高温側可動シールプラグ３２と、低温膨張空間２６に封入された気体と液体３０の境界面に設置され、昇降移動可能な低温側可動シールプラグ３３とから構成される。
【００３６】
このように、第一壁温度調節保持装置２４は、第一壁１２と加熱装置１６の間の空間に第一壁１２の温度により膨張する気体と、膨張した気体により駆動される液体３０を封入した伝熱容器２８を有する。
【００３７】
第２の実施形態に備えられた第一壁温度調節保持装置２４は、第一壁１２の昇温前には、低温膨張空間２６に高温膨張空間２５より高い圧力で気体を封入しておき、図３（Ａ）に示すように、伝熱空間２７内に液体３０が満たされている状態にセットされる。液体３０は常温から第一壁１２の目標温度付近の温度範囲において液体状態に保たれ、相変化が生じない液体が選択される。
【００３８】
第２の実施形態では、真空容器１１内の第一壁１２を加熱装置１６でヒータ加熱する第一壁昇温時には、図３（Ａ）に示すように、加熱装置１６のヒータ加熱により、第一壁温度調節保持装置２４は、伝熱空間２７内の液体３０を介した熱伝導により、第一壁１２に入熱が起こり、第一壁１２は加熱される。このとき、伝熱空間２７内で対流と輻射による伝熱を防ぐために、第一壁１２と加熱装置１６内の距離と輻射率を充分に小さくしておく。
【００３９】
また、高温膨張空間２５は加熱装置１６のヒータと接触しておらず、第一壁１２とのみ面接触している。このため、第一壁１２の温度上昇に伴い高温膨張空間２５に封入された気体が熱膨張して圧力が高くなる。
【００４０】
高温膨張空間２５内の圧力が高まると、高温膨張空間２５と低温膨張空間２６の圧力が等しくなるように液体３０が低温膨張空間２６側に移動し、伝熱空間２７内の流体３０は液面を低下させる。
【００４１】
第一壁１２が目標温度、例えば５００℃、まで昇温すると、伝熱空間２７内に存在する液体３０が低温膨張空間２６側に移動し、図３（Ｂ）に示すように、加熱装置１６は所定のヒータ加熱が続いても、液体３０を介した第一壁１２への入熱量が減少する。これにより、第一壁１２の温度は目標温度を超えて上昇しなくなる。
【００４２】
また、図示しない燃料入射装置から重水素やトリチウムの燃料が減少したり、何らかの原因で炉心プラズマからの放熱量が減少し、第一壁１２の温度が低下した際には、高温膨張空間２５内の圧力が低下して液体３０の液面が上昇し、再び伝熱空間２７内は図３（Ａ）に示すように液体３０で満たされる。これにより、第一壁１２は加熱装置１６からのヒータ加熱が液体３０を介して入熱され、第一壁１２は目標温度まで昇温するように加熱される。
【００４３】
したがって、第一壁温度調節保持装置２４は加熱装置１６のヒータ加熱により第一壁１２が昇温し、目標温度に到達すると、何らかの原因で炉心プラズマからの放熱量が変動しても、第一壁１２を目標温度付近に、常時自動的に保持することができる。
【００４４】
第２の実施形態によれば、冷却機構１５の冷却壁１４により真空容器１１への熱負荷を低減させることができ、しかも、第一壁温度調節保持装置２４を備えることで、炉心プラズマから第一壁１２への入熱負荷変動が生じても、第一壁１２への入熱負荷変動に応じて加熱装置１６から第一壁１２へのヒータ入熱量を自動的に調節制御することができ、加熱装置１６のヒータ加熱量を変化させることなく、第一壁１２を昇温させ、目標温度付近に、常時自動的に維持することができる。
【００４５】
［第３の実施形態］（図４対応）
図４は、核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造の第３の実施形態を示す図である。第１および第２の実施形態と同じ構成および作用には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４６】
この図４において、（Ａ）は第一壁１２が目標温度に昇温前の状態を、（Ｂ）は第一壁１２が目標温度に昇温後の状態を、それぞれ示す部分的な鉛直断面図であり、（Ｃ）は、第一壁１２が目標温度に昇温後の第一壁温度調節保持装置３５の部分的な拡大断面図である。
【００４７】
第３の実施形態に示された核融合装置の第一壁と真空容器の温度制御構造は、第一壁１２を目標温度に昇温させ、この目標温度付近に第一壁１２を自動的に保持する第一壁温度調節保持装置３５を有する。第一壁温度調節保持装置３５は、第一壁１２と加熱装置１６の間に設けられた伝熱筐体３６と、加熱装置１６のヒータと冷却壁１４の間に並設された複数のバネ３７とを有し、加熱装置１６は第一壁１２と冷却壁１４との間において、支持構造物１３上を断熱材層１９を介して移動可能に設けられる。第一壁温度調節保持装置３５は支持構造物１３に弾力的に保持される。
【００４８】
第一壁温度調節保持装置３５は、加熱装置１６に支持された伝熱筐体（伝熱容器）３６と薄板３８で囲まれたチャンバ内に、熱膨張率の高い水銀やナトリウム等の液体３９が封入されている。伝熱筐体３６内に封入される液体（流体）３９は、熱膨張率が高く常温から第一壁１２の目標温度付近の温度範囲において液体状態に保持され、相変化が生じない（気体に変化しない）材料が用いられる。
【００４９】
また、第一壁１２側面に形状変化可能に接触する薄板３８は、第一壁１２と溶接やボルト等による固定接続ではなく、伝熱筐体３６内の液体の熱膨張変化に伴って膨縮し、接触面積が変化可能に接触するのみである。薄板３８にはチタンやモリブデン等の変形可能材料が用いられる。
【００５０】
第３の実施形態において、加熱装置１６のヒータ加熱による第一壁昇温時には、伝熱筐体３６を介した第一壁１２への入熱が起こり、第一壁１２は温度上昇し、目標温度に近付く。このとき、伝熱筐体３６は第一壁１２側面に面接触しており、図４（Ａ）に示すように、大きな接触面積（伝熱面積）を有し、加熱装置１６のヒータ加熱による伝熱がスムーズに起こり、第一壁１２は入熱により温度上昇する。
【００５１】
第一壁１２の温度が上昇すると、伝熱筐体３６内の液体（流体）３９は熱膨張し、伝熱筐体３６内の圧力が高まり、伝熱筐体３６に設置された形状変化部材としての薄板３８の形状が、図３（Ｂ）および（Ｃ）に示すように凸型に膨出変化する。薄板３８の凸型変化により、伝熱筐体３６と第一壁１２の接触面積が減少し、第一壁１２は加熱装置１６からのヒータ加熱による入熱量が減少する。このため、第一壁１２の温度は目標温度を超えて上昇するのを防止することができる。
【００５２】
また、核融合装置１０の炉運転が維持されても、炉心プラズマから放射される熱量は常に一定ではなく、変動している。昇温した第一壁１２を目標温度に維持するためには、炉心プラズマから第一壁１２への入熱負荷変動に応じて第一壁１２の加熱量を調整する必要がある。
【００５３】
炉心プラズマからの放熱量が減少し、第一壁１２の温度が低下した際には、伝熱筐体３６内の液体（流体）が収縮し、体積が減少する。このため、薄板３８は図４（Ａ）に示すように、平板形状に戻ろうとするため、伝熱筐体３６と第一壁１２の接触面積が増加することで、第一壁１２が加熱され、目標温度まで昇温される。第一壁温度が低下し、薄板３８の凸型形状が平板形状に戻った場合には、伝熱筐体３６および加熱装置１６はバネ３７のバネ力により第一壁１２側に移動し、目標温度到達前の状態に戻る。
【００５４】
なお、第一壁温度が上昇した際には、伝熱筐体３６が変形しても、バネ構造により伝熱筐体３６と加熱装置１６は冷却壁１４側に移動することができる。
【００５５】
第３の実施形態によれば、第一壁温度調節保持装置３５が支持構造物１３に弾力的に保持され、冷却機構１５の冷却壁１４により真空容器１１への熱負荷を低減させることができ、さらに、炉心プラズマから第一壁１２への入熱負荷変動に応じて、加熱装置１６のヒータ加熱量を変化させることなく、第一壁１２を昇温させ、目標温度付近に自動的に保持することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０…核融合（実験）装置、１１…真空容器、１２…第一壁、１３…支持構造物、１４…冷却壁、１５…冷却機構、１６…加熱装置、１７…伝熱構造物、１８…冷媒流路、１９…断熱材層、２４…第一壁温度調節保持装置、２５…高温膨張空間、２６…低温膨張空間、２７…伝熱空間、２８…伝熱容器、３０…液体、３２…高温側可動シールプラグ、３３…低温側可動シールプラグ、３５…第一壁温度調節保持装置、３６…伝熱筐体、３７…バネ、３８…薄板（形状変化部材）、３９…液体（流体）。
【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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