(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が流通する冷却管と、
螺旋状に捩られた帯状体であり、前記冷却管の管軸方向を長手方向として前記冷却管の前記内部に収容され、前記冷却管の前記内部を流通する流体を整流する管内整流具を備え、
前記管内整流具は、前記長手方向の一端における幅方向側部に設けられて前記冷却管の前記内部に固定されるための少なくとも１つの板状の被固定部を有し、
前記冷却管は、前記内部において前記冷却管の内周面から前記冷却管の管軸中心側に突出して前記内周面上に設けられ、前記被固定部を前記冷却管の前記内周面に固定するための少なくとも１つの固定部を有し、
前記固定部には、前記冷却管の前記管軸方向に延びて前記冷却管の管軸方向の奥側が閉塞された溝部が設けられ、前記被固定部が、前記溝部に挿入されて前記溝部の前記冷却管の前記管軸方向の奥側と係止しながら前記冷却管の周方向における前記溝部の両側の部分により前記固定部と結合されている、管内整流具の固定構造。
【請求項２】
内部に流体が流通する冷却管と、
螺旋状に捩られた帯状体であり、前記冷却管の管軸方向を長手方向として前記冷却管の前記内部に収容され、前記冷却管の前記内部を流通する流体を整流する管内整流具を備え、
前記管内整流具は、
前記長手方向の一端に設けられて前記冷却管の前記内部に固定されるための少なくとも１つの被固定部と、
前記被固定部よりも前記管内整流具の前記長手方向の中央側に設けられ、前記管内整流具の幅方向の少なくとも一方の側部を前記管内整流具の前記幅方向の中央側に切り欠いて形成された切欠部と、を有し、
前記冷却管は、前記内部において前記冷却管の内周面から前記冷却管の管軸中心側に突出して前記内周面上に設けられ、前記被固定部を前記冷却管の前記内周面に固定するための少なくとも１つの固定部を有し、前記固定部には、前記冷却管の前記管軸方向に延びる溝部が設けられ、
前記冷却管の前記管軸方向の一端側から見て、前記固定部には、前記溝部を前記冷却管の前記管軸方向の前記一端側に開口する開口部が設けられ、
前記被固定部は、前記開口部を通じて前記溝部に挿入されて前記固定部と結合され、
前記管内整流具の前記幅方向における前記冷却管の前記内周面と前記切欠部との間隙の寸法が、前記冷却管の径方向における前記固定部の突出高さの寸法よりも大きく設定されていると共に、前記管内整流具の前記長手方向における前記切欠部の長さ寸法が、前記冷却管の前記管軸方向における前記固定部の長さ寸法よりも大きく設定されている、管内整流具の固定構造。
【請求項３】
一対の前記固定部が、前記冷却管の前記内周面の周方向に離隔した状態で、前記冷却管の内径方向に対向して設けられている、請求項１又は２に記載の管内整流具の固定構造。
【請求項４】
前記被固定部の厚み寸法が、前記管内整流具の前記長手方向の中央側から、前記長手方向の前記一端側に向かって漸減している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の管内整流具の固定構造。
【請求項５】
プラズマが形成される真空容器と、前記真空容器の内部に前記プラズマと対向するように配置され且つ前記真空容器の前記内部の不純物を排出するダイバータとを備える核融合炉の前記ダイバータに用いられ、
前記冷却管により、前記ダイバータの前記プラズマとの対向部が冷却される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の管内整流具の固定構造。
【請求項６】
螺旋状に捩られた帯状体の管内整流具であって、
その長手方向の一端側における幅方向側部に設けられて冷却管の内部に固定されるための少なくとも１つの板状の被固定部と、
前記被固定部よりも前記管内整流具の前記長手方向の中央側に設けられ、前記管内整流具の幅方向の少なくとも一方の側部を前記管内整流具の前記幅方向の中央側に切り欠いて形成された切欠部と、を有し、
前記冷却管は、前記内部において前記冷却管の内周面から前記冷却管の管軸中心側に突出して前記内周面上に設けられ、前記被固定部を前記冷却管の前記内周面に固定するための少なくとも１つの固定部を有し、前記固定部には、前記冷却管の前記管軸方向に延びて前記冷却管の管軸方向の奥側が閉塞された溝部が設けられ、
前記被固定部は、前記溝部の前記奥側の部分と係止される部分を有すると共に、前記溝部に挿入されて前記冷却管の周方向における前記溝部の両側の部分により前記固定部に結合される、管内整流具。
【請求項７】
螺旋状に捩られた帯状体の管内整流具であって、
その長手方向の一端に設けられ、冷却管の内部に固定されるための少なくとも１つの被固定部と、
前記被固定部よりも前記管内整流具の前記長手方向の中央側に設けられ、前記管内整流具の幅方向の少なくとも一方の側部を前記管内整流具の前記幅方向の中央側に切り欠いて形成された切欠部と、を有し、
前記被固定部の厚み寸法が、前記管内整流具の前記長手方向の中央側から、前記長手方向の前記一端側に向かって漸減している、管内整流具。
【請求項８】
内部に流体が流通し、前記内部に収容され且つ螺旋状に捩られた帯状体である管内整流具を内周面に固定するための少なくとも１つの固定部を有する冷却管であって、
前記管内整流具は、前記冷却管の管軸方向を長手方向として前記冷却管の前記内部に収容され、前記長手方向の一端における幅方向側部に設けられて前記冷却管の前記内部に固定されるための少なくとも１つの板状の被固定部を有し、
前記固定部は、前記内周面から管軸中心側に突出して前記内周面上に設けられ、且つ、前記固定部に管軸方向に延びる溝部が設けられ、
前記溝部は、前記管軸方向の奥側が閉塞されることにより、前記管内整流具に設けられた板状の被固定部と前記溝部の前記冷却管の前記管軸方向の奥側において係止される部分を有すると共に、前記冷却管の周方向における前記溝部の両側の部分により前記被固定部が前記固定部に結合される、冷却管。
【請求項９】
前記管軸方向の一端側から見て、前記固定部には、前記溝部を前記管軸方向の前記一端側に開口する開口部が設けられている、請求項８に記載の冷却管。
【請求項１０】
一対の前記固定部が、前記内周面の周方向に離隔した状態で、前記冷却管の径方向に対向して設けられている、請求項８又は９に記載の冷却管。
【請求項１１】
前記管内整流具の一部が収容される主管部と、前記固定部が設けられた端管部と、前記主管部と前記端管部との間に介在されて、前記主管部と前記端管部とを接続する接続管部と、を有し、
前記主管部と前記接続管部とが溶接により接続され、前記接続管部と前記端管部とが溶接により接続されている、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の冷却管。
【請求項１２】
前記主管部が銅合金材料で構成され、前記端管部が鉄合金材料で構成され、前記接続管部がニッケル合金材料で構成されている、請求項１１に記載の冷却管。
【請求項１３】
螺旋状に捩られた帯状体であって、冷却管の内部を流通する流体を整流する管内整流具を、前記冷却管の管軸方向を長手方向として前記冷却管の前記内部に収容する収容工程と、
前記収容工程後に、前記管内整流具を前記冷却管に固定する固定工程とを有し、
前記冷却管は、前記冷却管の前記管軸方向に延びる溝部が形成され且つ前記冷却管の内周面から前記冷却管の管軸中心側に突出して前記内周面上に設けられた少なくとも１つの固定部を有し、前記固定部には、前記冷却管の前記管軸方向の一端側から見て、前記溝部を前記冷却管の前記管軸方向の前記一端側に開口する開口部が設けられ、
前記管内整流具は、前記長手方向の一端に設けられ、前記冷却管の前記内部に固定されるための少なくとも１つの被固定部と、前記被固定部よりも前記管内整流具の前記長手方向の中央側に設けられ、前記管内整流具の幅方向の少なくとも一方の側部を前記管内整流具の前記幅方向の中央側に切り欠いて形成された切欠部とを有し、前記管内整流具の前記幅方向における前記冷却管の前記内周面と前記切欠部との間隙の寸法が、前記冷却管の径方向における前記固定部の突出高さの寸法よりも大きく設定されていると共に、前記管内整流具の前記長手方向における前記切欠部の長さ寸法が、前記冷却管の前記管軸方向における前記固定部の長さ寸法よりも大きく設定され、
前記収容工程において、前記管内整流具と前記冷却管とを前記冷却管の管軸周りに相対的に回転させながら、前記冷却管の前記管軸方向の前記一端側から前記冷却管の前記内部に前記管内整流具を挿入し、
前記固定工程において、前記切欠部の内部に前記固定部を配置した状態で、前記管内整流具を前記冷却管の管軸周りに回転させ、前記開口部を通じて前記被固定部を前記溝部に挿入し、前記被固定部を前記固定部と結合させる、冷却管ユニットの製造方法。
【請求項１４】
前記固定工程において、前記冷却管の前記内周面の周方向における前記固定部の前記溝部の両側の部分をかしめ加工して、前記被固定部を前記固定部に固定する、請求項１３に記載の冷却管ユニットの製造方法。
【請求項１５】
管体である本体部と、前記本体部の内部から前記本体部の管軸方向の両端の外側に延設され且つ前記本体部の内周面の周方向に延びる延長部とを有する第１管部を用い、前記延長部の外周面を第２管部の内周面に接触させて、前記第１管部の前記本体部の管軸方向の一端と前記第２管部の管軸方向の一端とを突き合わせた状態で、前記第１管部及び前記第２管部を外部から溶接により接続する工程と、
内部に前記固定部が設けられた第３管部を用い、前記第１管部の前記延長部の前記外周面を前記第３管部の内周面に接触させて、前記第１管部の前記本体部の前記管軸方向の他端と前記第３管部の管軸方向の一端とを突き合わせた状態で、前記第１管部及び前記第３管部を外部から溶接により接続する工程と、
前記第１管部を前記第２管部と前記第３管部とに接続した後、前記第３管部の前記管軸方向の前記第１管部が位置する側とは反対側から、前記第３管部の前記内部の前記固定部よりも奥側に挿入した加工具で、前記延長部を切削して前記冷却管を形成する形成工程とを有し、
前記形成工程後に前記収容工程を行う、請求項１３又は１４に記載の冷却管ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却管ユニットの製造方法、管内整流具、冷却管、及び、管内整流具の固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、核融合炉のダイバータのような高熱負荷機器には、除熱のための流体を流すために冷却管ユニットが設けられている。特に、高い熱負荷に対応すべく高い除熱性能が求められる場合、冷却管ユニットは、例えば、冷却管と、冷却管の内部に収容される管内整流具とを備える。
【０００３】
流体による除熱効率の向上を目的とした管内整流具の一例として、螺旋状に捩られた帯状体である捩りテープが挙げられる。捩りテープを用いることで、冷却管の内部を流通する冷却水などの流体の流通路長が延長されると共に、流体が冷却管の内部を冷却管の周方向に旋回しながら流通する。これにより、冷却管の内部を流通する流体の熱交換効率が向上し、高熱負荷機器における冷却管ユニットの冷却性能が高められる。このような捩りテープは、例えば特許文献１に開示されるように、冷却管の管軸方向の一端に差し込まれた短管を冷却管と共に拡径して冷却管に固定し、この短管に形成した割溝に長手方向の一端を差し込むことにより、冷却管の内周面に固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−５２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高熱負荷機器の冷却性能を高めるため、あるいは広範囲の熱負荷に対応するためには、例えば、複数の冷却管を密集させて配置させることが好適である。この場合、冷却管の外観形状と外径寸法とを維持しながら、冷却管の内周面に捩りテープを安定して固定できれば、熱負荷時における冷却管の局所的な応力集中を防止できると共に、複数の冷却管を密集して配設することにより冷却管ユニットの冷却性能を高め易くなるので望ましい。
【０００６】
そこで本発明は、高熱負荷機器を冷却するための冷却管ユニットにおいて、冷却管の外観形状と外径寸法とを維持しながら、冷却管の内周面に管内整流具を安定して固定可能にすることを目的としている。   
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る管内整流具の固定構造は、内部に流体が流通する冷却管と、螺旋状に捩られた帯状体であり、前記冷却管の管軸方向を長手方向として前記冷却管の前記内部に収容され、前記冷却管の前記内部を流通する流体を整流する管内整流具を備え、前記管内整流具は、前記長手方向の一端に設けられ、前記冷却管の前記内部に固定されるための少なくとも１つの被固定部を有し、前記冷却管は、前記内部において前記冷却管の内周面から前記冷却管の管軸中心側に突出して前記内周面上に設けられ、前記被固定部を前記冷却管の前記内周面に固定するための少なくとも１つの固定部を有し、前記固定部には、前記冷却管の前記管軸方向に延びる溝部が設けられ、前記被固定部が、前記溝部に挿入されて前記固定部と結合されている。
【０００８】
上記構成によれば、冷却管の固定部が、冷却管の内周面から冷却管の管軸中心側に突出して冷却管の内周面上に設けられ、被固定部が固定部の溝部に挿入されて固定部と結合されているので、管内整流具を冷却管に固定するために冷却管の外周部を加工したり、冷却管の外周部に別部材を設けたりする必要がない。このため、冷却管の外観形状と外径寸法とを維持しながら、冷却管の内周面に管内整流具を安定して固定できる。
【０００９】
前記管内整流具は、前記被固定部よりも前記管内整流具の前記長手方向の中央側に設けられ、前記管内整流具の幅方向の少なくとも一方の側部を前記管内整流具の前記幅方向の中央側に切り欠いて形成された切欠部を有し、前記冷却管の前記管軸方向の一端側から見て、前記固定部には、前記溝部を前記冷却管の前記管軸方向の前記一端側に開口する開口部が設けられ、前記被固定部は、前記開口部を通じて前記溝部に挿入され、前記管内整流具の前記幅方向における前記冷却管の前記内周面と前記切欠部との間隙の寸法が、前記冷却管の径方向における前記固定部の突出高さの寸法よりも大きく設定されていると共に、前記管内整流具の前記長手方向における前記切欠部の長さ寸法が、前記冷却管の前記管軸方向における前記固定部の長さ寸法よりも大きく設定されていてもよい。
【００１０】
これにより、冷却管の内周面に管内整流具を固定する際に、切欠部の内部に固定部を配置した状態で、冷却管の管軸周りに管内整流具と冷却管とを相対的に回転させて冷却管と管内整流具とを位置合わせできるので、固定部と管内整流具との干渉を防止しながら、開口部を通じて被固定部を溝部に挿入し、固定部に固定できる。従って、冷却管の内周面に管内整流具を良好に固定できる。
【００１１】
一対の前記固定部が、前記冷却管の前記内周面の周方向に離隔した状態で、前記冷却管の内径方向に対向して設けられていてもよい。
【００１２】
これにより、冷却管の内周面に管内整流具を固定する際に、一対の固定部の間隙を通じて、管内整流具を冷却管の管軸方向の中央側に良好に挿入できる。また、冷却管の内径方向に対向する一対の固定部によって、冷却管の内周面に管内整流具を安定して固定できる。
【００１３】
前記被固定部の厚み寸法が、前記管内整流具の前記長手方向の中央側から、前記長手方向の前記一端側に向かって漸減していてもよい。これにより、管内整流具の長手方向の一端側から中央側に流体が管内整流具に接触する際の流体と管内整流具との接触抵抗を低減できる。
【００１４】
プラズマが形成される真空容器と、前記真空容器の内部に前記プラズマと対向するように配置され且つ前記真空容器の前記内部の不純物を排出するダイバータとを備える核融合炉の前記ダイバータに用いられ、前記冷却管により、前記ダイバータの前記プラズマとの対向部が冷却されてもよい。
【００１５】
上記構成によれば、核融合炉のダイバータにおいて、プラズマとの対向部を冷却管で冷却する場合、冷却管の外観形状と外径寸法とを維持しながら、冷却管の内周面に管内整流具を安定して固定でき、複数の冷却管を密集して配置することにより、ダイバータのプラズマとの対向部を良好に冷却できる。また、冷却管の外観形状と外径寸法とが維持されることで、冷却管の局部的な形状変化がないので、プラズマの熱負荷による熱膨張により、冷却管で局所的に応力集中が生じるのを防止でき、ダイバータのプラズマとの対向部を安定して冷却できる。
【００１６】
本発明の一態様に係る管内整流具は、螺旋状に捩られた帯状体の管内整流具であって、その長手方向の一端に設けられ、冷却管の内部に固定されるための少なくとも１つの被固定部と、前記被固定部よりも前記管内整流具の前記長手方向の中央側に設けられ、前記管内整流具の幅方向の少なくとも一方の側部を前記管内整流具の前記幅方向の中央側に切り欠いて形成された切欠部とを有する。
【００１７】
上記構成によれば、冷却管の内周面に管内整流具を固定する場合に、冷却管の固定部が、冷却管の内周面から冷却管の管軸中心側に突出して内周面上に設けられていても、管内整流具の切欠部の内部に固定部を配置して管内整流具と冷却管とを位置合わせし、管内整流具と冷却管との干渉を防止して、被固定部と固定部とを良好に結合できる。よって、管内整流具を冷却管に固定するために冷却管の外周部を加工したり、冷却管の外周部に別部材を設けたりする必要がない。このため、冷却管の外観形状と外径寸法とを維持しながら、冷却管の内周面に管内整流具を安定して固定できる。
【００１８】
前記被固定部の厚み寸法が、前記管内整流具の前記長手方向の中央側から、前記長手方向の前記一端側に向かって漸減していてもよい。これにより、管内整流具の長手方向の一端側から中央側に向かって流体が管内整流具に接触する際において、流体と管内整流具との接触抵抗を低減できる。
【００１９】
本発明の一態様に係る冷却管は、内部に流体が流通し、前記内部に収容される管内整流具を内周面に固定するための少なくとも１つの固定部を有する管体であって、前記固定部は、前記内周面から管軸中心側に突出して前記内周面上に設けられ、且つ、前記固定部に管軸方向に延びる溝部が設けられている。
【００２０】
上記構成によれば、冷却管の内周面に管内整流具を固定するための固定部が、冷却管の内周面から冷却管の管軸中心側に突出して内周面上に設けられ、固定部に管軸方向に延びる溝部が設けられているので、冷却管の内周面に管内整流具を固定する場合には、溝部に管内整流具の一部を挿入することで、管内整流具と冷却管とが良好に結合される。よって、管内整流具を冷却管に固定するために冷却管の外周部を加工したり、冷却管の外周部に別部材を設けたりする必要がない。このため、冷却管の外観形状と外径寸法とを維持しながら、冷却管の内周面に管内整流具を安定して固定できる。
【００２１】
前記管軸方向の一端側から見て、前記固定部には、前記溝部を前記管軸方向の前記一端側に開口する開口部が設けられていてもよい。これにより、開口部を通じて溝部に管内整流具の一部を挿入し、冷却管の内周面に管内整流具を良好に固定できる。
【００２２】
一対の前記固定部が、前記内周面の周方向に離隔した状態で、前記冷却管の径方向に対向して設けられていてもよい。これにより、冷却管の内周面に管内整流具を固定する際に、一対の固定部の間隙を通じて、管内整流具を冷却管の管軸方向の中央側に良好に挿入できる。また、冷却管の内径方向に対向する一対の固定部によって、冷却管の内周面に管内整流具を安定して固定できる。
【００２３】
前記管内整流具の一部が収容される主管部と、前記固定部が設けられた端管部と、前記主管部と前記端管部との間に介在されて、前記主管部と前記端管部とを接続する接続管部と、を有し、前記主管部と前記接続管部とが溶接により接続され、前記接続管部と前記端管部とが溶接により接続されていてもよい。
【００２４】
これにより、冷却管の材料をその管軸方向の複数の領域で異ならせ、冷却管の管軸方向の複数の領域において、冷却管を機能分離させることができる。
【００２５】
前記主管部が銅合金材料で構成され、前記端管部が鉄合金材料で構成され、前記接続管部がニッケル合金材料で構成されていてもよい。
【００２６】
これにより、主管部を熱伝導性に優れる材料で構成できる。また、端管部が鉄合金材料からなる配管部と接続される場合に、端管部と前記配管部とを良好に接続できる。また、接続管部をニッケル合金材料で構成することで、接続管部と銅合金からなる主管部との間に異材継手構造を良好に形成できると共に、接続管部と鉄合金材料からなる端管部との間に異材継手構造を良好に形成できる。
【００２７】
本発明の一態様に係る冷却管ユニットの製造方法は、螺旋状に捩られた帯状体であって、冷却管の内部を流通する流体を整流する管内整流具を、前記冷却管の管軸方向を長手方向として前記冷却管の前記内部に収容する収容工程と、前記収容工程後に、前記管内整流具を前記冷却管に固定する固定工程とを有し、前記冷却管は、前記冷却管の前記管軸方向に延びる溝部が形成され且つ前記冷却管の内周面から前記冷却管の管軸中心側に突出して前記内周面上に設けられた少なくとも１つの固定部を有し、前記固定部には、前記冷却管の前記管軸方向の一端側から見て、前記溝部を前記冷却管の前記管軸方向の前記一端側に開口する開口部が設けられ、前記管内整流具は、前記長手方向の一端に設けられ、前記冷却管の前記内部に固定されるための少なくとも１つの被固定部と、前記被固定部よりも前記管内整流具の前記長手方向の中央側に設けられ、前記管内整流具の幅方向の少なくとも一方の側部を前記管内整流具の前記幅方向の中央側に切り欠いて形成された切欠部とを有し、前記管内整流具の前記幅方向における前記冷却管の前記内周面と前記切欠部との間隙の寸法が、前記冷却管の径方向における前記固定部の突出高さの寸法よりも大きく設定されていると共に、前記管内整流具の前記長手方向における前記切欠部の長さ寸法が、前記冷却管の前記管軸方向における前記固定部の長さ寸法よりも大きく設定され、前記収容工程において、前記管内整流具と前記冷却管とを前記冷却管の管軸周りに相対的に回転させながら、前記冷却管の前記管軸方向の前記一端側から前記冷却管の前記内部に前記管内整流具を挿入し、前記固定工程において、前記切欠部の内部に前記固定部を配置した状態で、前記管内整流具を前記冷却管の管軸周りに回転させ、前記開口部を通じて前記被固定部を前記溝部に挿入し、前記被固定部を前記固定部と結合させる。
【００２８】
上記製造方法によれば、収容工程において、管内整流具と冷却管とを冷却管の管軸周りに相対的に回転させながら、冷却管の管軸方向の一端側から冷却管の内部に管内整流具を挿入することにより、管内整流具を冷却管の内部に良好に収容できる。また、固定工程において、切欠部の内部に固定部を配置した状態で、管内整流具を冷却管の管軸周りに回転させることにより、被固定部と固定部とを相対的に位置決めでき、固定部の開口部を通じて被固定部を溝部に挿入し、被固定部を固定部と良好に結合できる。よって、管内整流具を冷却管に固定するために冷却管の外周部を加工したり、冷却管の外周部に別部材を設けたりする必要がない。このため、冷却管の外観形状と外径寸法とを維持しながら、冷却管の内周面に管内整流具を安定して固定できる。
【００２９】
前記固定工程において、前記冷却管の前記内周面の周方向における前記固定部の前記溝部の両側の部分をかしめ加工して、前記被固定部を前記固定部に固定してもよい。このようにかしめ加工を行うことにより、被固定部を固定部に容易に固定できる。
【００３０】
管体である本体部と、前記本体部の内部から前記本体部の管軸方向の両端の外側に延設され且つ前記本体部の内周面の周方向に延びる延長部とを有する第１管部を用い、前記延長部の外周面を第２管部の内周面に接触させて、前記第１管部の前記本体部の管軸方向の一端と前記第２管部の管軸方向の一端とを突き合わせた状態で、前記第１管部及び前記第２管部を外部から溶接により接続する工程と、内部に前記固定部が設けられた第３管部を用い、前記第１管部の前記延長部の前記外周面を前記第３管部の内周面に接触させて、前記第１管部の前記本体部の前記管軸方向の他端と前記第３管部の管軸方向の一端とを突き合わせた状態で、前記第１管部及び前記第３管部を外部から溶接により接続する工程と、前記第１管部を前記第２管部と前記第３管部とに接続した後、前記第３管部の前記管軸方向の前記第１管部が位置する側とは反対側から、前記第３管部の前記内部の前記固定部よりも奥側に挿入した加工具で、前記延長部を切削して前記冷却管を形成する形成工程とを有し、前記形成工程後に前記収容工程を行ってもよい。
【００３１】
このように、第１管部と第２管部とを接続し、第１管部と第３管部とを接続して冷却管を形成することで、冷却管の材料をその管軸方向の複数の領域で異ならせ、冷却管の管軸方向の複数の領域で機能分離させた冷却管を形成できる。また、管軸方向の両端の外側に延設された延長部を有する第１管部を用いることで、第１管部、第２管部及び第３管部の各位置合わせを容易に行うことができる。また、第３管部の管軸方向の第１管部が位置する側とは反対側から、第３管部の内部の固定部よりも奥側に挿入した加工具で延長部を切削することで、固定部を除く部分における内径が管軸方向に一定に設定された冷却管を形成できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、高熱負荷機器を冷却するための冷却管ユニットにおいて、冷却管の外観形状と外径寸法とを維持しながら、冷却管の内周面に管内整流具を安定して固定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態に係る核融合炉の部分的な概略断面図である。
【図２】図１の核融合炉のダイバータにおける外側垂直ターゲットの斜視図である。
【図３】図２の外側垂直ターゲットにおける冷却管ユニットの部分的な斜視図である。
【図４】図３の冷却管ユニットの分解図である。
【図５】図２の冷却管ユニットの各製造工程を示す図である。図５（ａ）は、第１管部及び第２管部の接続工程と、第１管部及び第３管部の接続工程とを示す図である。図５（ｂ）は、冷却管の形成工程を示す図である。図５（ｃ）は、管内整流具の収容工程を示す図である。図５（ｄ）は、被固定部の固定工程における被固定部と固定部との位置合わせを示す図である。図５（ｅ）は、被固定部の固定工程における固定部のかしめ加工を示す図である。
【図６】図５（ｃ）のVI−VI矢視断面図である。
【図７】図５（ｅ）のVII−VII矢視断面図である。
【００３４】
以下、本発明の実施形態について、各図を参照して説明する。なお、本書において、高熱負荷機器とは、それ自体が発熱することにより熱負荷が及ぶ機器と、高熱に曝されることにより熱負荷が及ぶ機器との両方を指す。また、管内整流具の幅方向とは、管内整流具の長手方向と直交する断面において管内整流具が延びる方向を指す。
【００３５】
［核融合炉の構成］
図１は、実施形態に係る核融合炉１の部分的な概略断面図である。図１では、核融合炉１の部分的な鉛直断面を示している。核融合炉１は、一例としてトカマク型の試験炉であって、真空容器２、超電導コイル３〜９、ブランケット１０、及び、複数のダイバータ１１を備える。
【００３６】
真空容器２は、水平断面が円環状であり且つ全体としてトーラス状の内部空間１５を有する。内部空間１５には、核融合炉１の稼働時にプラズマが形成される。超電導コイル３〜９は、真空容器２の周囲で磁力線を発生させるように設けられ、内部空間１５に形成されたプラズマを安定的に維持させる。ブランケット１０は、真空容器２の内壁に設けられて内部空間１５を取り囲んでいる。
【００３７】
複数のダイバータ１１は、高熱負荷機器の一例であって、真空容器２の内部で、真空容器２の下部に並設されてプラズマと対向し、核融合反応で発生するヘリウム灰や不純物を排出する。各ダイバータ１１は、外側垂直ターゲット２１、内側垂直ターゲット２０、及び、ドーム２２を有する。内側垂直ターゲット２０は、真空容器２の水平方向の内側に設けられて鉛直方向に延びている。外側垂直ターゲット２１は、真空容器２の水平方向の外側に設けられて鉛直方向に延びている。ドーム２２は、内側垂直ターゲット２０と外側垂直ターゲット２１との間に設けられて水平方向に延びている。外側垂直ターゲット２１、内側垂直ターゲット２０、及び、ドーム２２のプラズマとの各対向部には、複数のモノブロック３０（図２参照）が設けられている。真空容器２の下方には、燃料循環部１２が水平方向に延びて設けられている。燃料循環部１２は、ダイバータ１１から排出されるガスを精製して内部空間１５に戻す目的で用いられる。
【００３８】
図２は、図１の核融合炉１のダイバータ１１における外側垂直ターゲット２１の斜視図である。外側垂直ターゲット２１は、支持構造体２５と、プラズマ対向ユニット２６とを有する。支持構造体２５は、上下方向を長手方向とする板状の構造体であり、下側直線部２５ａと上側湾曲部２５ｂとを有する。下側直線部２５ａは、上下方向に直線状に延び、上側湾曲部２５ｂは、下側直線部２５ａの上端から上下方向に延びながら、真空容器２の水平方向の外側に湾曲して延びている。支持構造体２５は、真空容器２の水平方向の内側に位置する側面２５ｃにおいて、プラズマ対向ユニット２６を支持している。
【００３９】
プラズマ対向ユニット２６は、複数のモノブロック３０と、冷却管ユニット３１で構成されている。モノブロック３０は、直方体状の耐熱性タイル（アーマータイルとも称する。）である。複数のモノブロック３０は、複数の固定用座（支持脚）２５ｄを介して側面２５ｃに取り付けられている。冷却管ユニット３１は、内部に流体が流通する伝熱管ユニットである。一本の冷却管ユニット３１は、外側垂直ターゲット２１の長手方向に配置された複数のモノブロック３０の各内部を貫通したうえ、冶金的に接合されており、側面２５ｃの領域に沿って、上下方向に延びるように設けられている。冷却管ユニット３１は、プラズマ対向ユニット２６のプラズマとの対向部を冷却する。具体的に、冷却管ユニット３１は、プラズマの熱負荷により加熱されたモノブロック３０を冷却する。冷却管ユニット３１は、ダイバータ１１の下方に設けられた配管部３２と接続され、且つ、ダイバータ１１の上方に設けられた配管部３３と接続されている。配管部３２の内部には、冷却管ユニット３１に供給される流体が流通する。配管部３３の内部には、冷却管ユニット３１から排出された流体が流通する。
【００４０】
図３は、図２の外側垂直ターゲット２１における冷却管ユニット３１の部分的な斜視図である。図３では、外側垂直ターゲット２１の下端部における冷却管ユニット３１の部分構造を示す。冷却管ユニット３１は、冷却管３５と管内整流具３６とを有する。冷却管３５は、内部に流体が流通する長尺の管体である。冷却管３５は、一例として円形断面を有するが、円形以外の断面を有してもよい。流体は、一例として冷却水であるが、冷却水以外の液体又は気体でもよい。
【００４１】
冷却管３５は、主管部３７、接続管部３８、及び、端管部３９を有する。主管部３７は、冷却管３５の管軸方向の長さ寸法の少なくとも９０％の領域を占める部分であり、伝熱性に優れる金属材料（一例として、ＣｕＣｒＺｒ合金等のＣｕ合金材料）で構成される。主管部３７の内部には、管内整流具３６の本体部３６ａが収容される。接続管部３８は、主管部３７と端管部３９との間に配置されて、主管部３７と端管部３９とを接続する。接続管部３８は、主管部３７及び端管部３９の各々と異材継手構造を形成するのに適した材料（一例として、スペシャルメタル社製インコネル（登録商標）等のニッケル合金材料）で構成される。端管部３９は、配管部３２、３３と同様の材料（一例として、ステンレス等の鉄合金材料）で構成され、冷却管３５の管軸方向の一端に設けられている。
【００４２】
一例として、主管部３７、接続管部３８、及び、端管部３９の各外径は同様であり、冷却管３５の管軸方向における外径寸法は一定である。また、主管部３７及び接続管部３８の各内径寸法と、端管部３９の固定部３５ａが設けられた部分を除く領域の内径寸法とは同様である。また、冷却管３５において、端管部３９の固定部３５ａが設けられた部分を除く領域の内径寸法は、管軸方向に一定である。なお、冷却管３５は直管状としているが、これに限定されず、曲管状でもよい。
【００４３】
冷却管３５は、少なくとも１つの固定部３５ａを有する。固定部３５ａは、冷却管３５の内周面３５ｂから冷却管３５の管軸中心側に突出して内周面３５ｂ上に設けられている。ここでは、一対の固定部３５ａが、冷却管３５の内周面３５ｂの周方向に離隔した状態で、冷却管３５の径方向に対向して設けられている。固定部３５ａは、冷却管３５の内部において、管内整流具３６の被固定部３６ｄを冷却管３５の内周面３５ｂに固定する目的で用いられる。
【００４４】
管内整流具（捩りテープ）３６は長尺の帯状体であり、螺旋状に捩られている。管内整流具３６は、冷却管３５の管軸方向を長手方向として冷却管３５に収容され、冷却管３５の内部を流通する流体を整流する目的で用いられる。管内整流具３６は、冷却管３５の内部において、外側垂直ターゲット２１の下端から下側直線部２５ａの一定の高さ位置まで延びている。
【００４５】
管内整流具３６は、本体部３６ａ、直線部３６ｂ、少なくとも１つの切欠部３６ｃ、及び、少なくとも１つの被固定部３６ｄを有する。本体部３６ａは、管内整流具３６の長手方向の寸法の少なくとも９０％の領域を占める部分である。冷却管３５の内部において、本体部３６ａは、その幅方向の中央を冷却管３５の管軸中心に合わせた状態で、冷却管３５の管軸中心の周りに螺旋状に捩られながら、冷却管３５の管軸方向に延びている。本体部３６ａの長手方向における１８０°毎の捩りのピッチＰは、一例として、冷却管３５の管軸方向における固定部３５ａの長さ寸法Ｌ２（図４参照）よりも長く設定されているが、これに限定されない。管内整流具３６の幅方向において、本体部３６ａの中央部３６ａ１の厚みは一定であり、中央部３６ａ１の両側に位置する各々の側部３６ａ２の厚みは、管内整流具３６の中央側から外側に向けて漸減している。本体部３６ａの幅方向寸法は、冷却管３５の主管部３７の内径寸法と略一致している。なお、本体部３６ａの幅方向の両側の側部３６ａ２は、冷却管３５の内周面３５ｂと接触してもよいし、離隔していてもよい。また、本体部３６ａの幅方向の両側の側部３６ａ２は、冷却管３５の内周面３５ｂと接触する場合には、本体部３６ａの長手方向に内周面３５ｂと断続的に接触してもよいし、本体部３６ａの長手方向に内周面３５ｂと連続的に接触してもよい。
【００４６】
直線部３６ｂは、本体部３６ａの長手方向の一端側に設けられ、冷却管３５の長手方向に直線状に延びている。切欠部３６ｃは、一例として、直線部３６ｂの幅方向の両側に設けられている。切欠部３６ｃは、被固定部３６ｄよりも管内整流具３６の長手方向の中央側に設けられ、管内整流具３６の幅方向の両方の側部３６ａ２を、管内整流具３６の幅方向の中央側に切り欠いて形成されている。切欠部３６ｃは、冷却管ユニット３１の製造工程において、管内整流具３６と固定部３５ａとの干渉を避けて、管内整流具３６を冷却管３５の内部に設ける目的で用いられる（図５（ｄ）参照）。
【００４７】
被固定部３６ｄは、管内整流具３６の長手方向の一端に設けられて、管内整流具３６を冷却管３５の内部に固定させる目的で用いられる。被固定部３６ｄは、一例として、管内整流具３６の長手方向の一端における幅方向の両側の側部３６ａ２である。冷却管ユニット３１では、一対の被固定部３６ｄが、一対の固定部３５ａと結合されている。
【００４８】
なお、切欠部３６ｃと被固定部３６ｄとは、直線部３６ｂの幅方向の両側に設ける必要はなく、管内整流具３６の幅方向の同じ一方側に１つずつ設けてもよい。この場合、冷却管３５の固定部３５ａは、被固定部３６ｄと対応する位置に１つだけ設けてもよい。
【００４９】
図４は、図３の冷却管ユニット３１の分解図である。固定部３５ａには、溝部３５ａ１と開口部３５ａ２とが設けられている。溝部３５ａ１は、冷却管３５の管軸中心に向かって開口されている。溝部３５ａ１は、冷却管３５の管軸方向に延びて設けられている。一対の固定部３５ａの溝部３５ａ１の内部における端管部３９の内径寸法は、一対の固定部３５ａの外部における端管部３９の内径寸法と同等である。開口部３５ａ２は、冷却管３５の管軸方向一端側から見て、溝部３５ａ１を冷却管３５の管軸方向の一端側に開口させて設けられている。一対の被固定部３６ｄが設けられた部分における管内整流具３６の幅方向寸法は、端管部３９の内径寸法と略一致している。一対の被固定部３６ｄは、一対の固定部３５ａの開口部３５ａ２を通じて、溝部３５ａ１の内部に挿入されている。
【００５０】
冷却管ユニット３１では、その製造工程において、切欠部３６ｃの内部に固定部３５ａが配置可能にされている。具体的に冷却管ユニット３１では、管内整流具３６の幅方向における冷却管３５の内周面３５ｂと切欠部３６ｃとの間隙の寸法Ｄ１が、冷却管３５の径方向における固定部３５ａの突出高さの寸法Ｄ２よりも大きく設定され、管内整流具３６の長手方向における切欠部３６ｃの長さ寸法Ｌ１が、冷却管３５の管軸方向における固定部３５ａの長さ寸法Ｌ２よりも大きく設定されている。
【００５１】
被固定部３６ｄの厚み寸法は、管内整流具３６の長手方向の中央側から、管内整流具３６の一端３６ｅ側に向かって漸減している。被固定部３６ｄの一端３６ｅにおける部分は、固定部３５ａにかしめ加工が施されることにより、固定部３５ａの溝部３５ａ１の内部から抜けることなく、固定される。これにより、一対の被固定部３６ｄは、溝部３５ａ１の内部に挿入された状態で、一対の固定部３５ａに固定される。
【００５２】
冷却管ユニット３１では、冷却管３５の内部に収容した管内整流具３６により、冷却管３５内部の流体をらせん状に流通させ、流通路長が冷却管３５の長さ寸法よりも長く延長されることで、流体の熱交換効率が向上され、各モノブロック３０に対する冷却管ユニット３１の冷却性能が高められている。具体的に外側垂直ターゲット２１のプラズマ対向ユニット２６では、その下方から、配管部３２を通じて、各冷却管ユニット３１の冷却管３５の内部に流体が供給される。流体は、冷却管３５の内部で管内整流具３６と当接し、冷却管３５の管軸周りに旋回しながら冷却管３５の管軸方向に流通する。このとき各モノブロック３０は、冷却管３５の全体において、冷却管３５の内部を流通する流体と効率よく熱交換されて冷却される。
【００５３】
なお、下側直線部２５ａと対応する位置で管内整流具３６が収容された冷却管３５の部分は、その他の冷却管３５の部分に比べてプラズマによる熱負荷が比較的大きくなる場合があるが、この冷却管３５の部分が、管内整流具３６により整流された流体によって、効率よく熱交換されて冷却される。
【００５４】
また、冷却管３５の外径が冷却管３５の管軸方向に一定であり、隣接する２本の冷却管３５同士が干渉するのが防止されているので、複数の冷却管３５が密集して配置されている。これによりプラズマ対向ユニット２６では、多数の冷却管３５の内部を流通する豊富な流体によって、各モノブロック３０が良好に冷却される。
【００５５】
また核融合炉１では、プラズマの熱負荷によるモノブロック３０の加熱温度が、モノブロック３０自体の耐熱温度を上回る場合がある。しかしながら、各モノブロック３０が複数の冷却管ユニット３１により効率よく冷却されるので、プラズマの熱負荷による各モノブロック３０の温度上昇を抑制でき、プラズマ対向ユニット２６の長寿命化を図ることができる。
【００５６】
［冷却管ユニットの製造工程］
以下、冷却管ユニット３１の各製造工程を順に説明する。図５（ａ）は、第１管部１３８及び第２管部（主管部３７）の接続工程と、第１管部１３８及び第３管部（端管部３９）の接続工程とを示す図である。図５（ｂ）は、冷却管３５の形成工程を示す図である。図５（ｃ）は、管内整流具３６の収容工程を示す図である。図５（ｄ）は、被固定部３６ｄの固定工程における被固定部３６ｄと固定部３５ａとの位置合わせを示す図である。図５（ｅ）は、被固定部３６ｄの固定工程における固定部３５ａのかしめ加工を示す図である。
【００５７】
まず、冷却管３５の形成工程を行う。管体である本体部１３８ａと、本体部１３８ａの内部から本体部１３８ａの管軸方向の両端の外側に延設された延長部１３８ｂとを有する第１管部１３８を準備する。延長部１３８ｂは、本体部１３８ａの内周面１３８ｃ（図５（ｂ）参照）の周方向に延びている。各延長部１３８ｂは、一例として本体部１３８ａの周方向に連続する円筒状に構成されている。本体部１３８ａの外径寸法は、主管部３７の外径寸法と同様に設定され、各延長部１３８ｂの外径寸法は、主管部３７の内径寸法と同様に設定されている。
【００５８】
図５（ａ）に示すように、延長部１３８ｂの外周面を、第２管部である主管部３７の内周面３７ａに接触させる。第１管部１３８の本体部１３８ａの管軸方向の一端と、主管部３７の管軸方向の一端とを突き合わせた状態で、第１管部１３８及び主管部３７を外部から溶接により接続する工程を行う。ここでは一例として、主管部３７の内周面３７ａに接触させた延長部１３８ｂの一部を裏金（あて金）として用い、第１管部１３８及び主管部３７を電子ビーム（ＥＢ）溶接法に基づいて溶接する。
【００５９】
次に、第３管部として端管部３９を準備する。端管部３９は、一例として放電加工により一体的に形成する。この端管部３９を用い、延長部１３８ｂの外周面を端管部３９の内周面３９ａに接触させる。第１管部１３８の本体部１３８ａの管軸方向の他端と、端管部３９の管軸方向の一端とを突き合わせた状態で、第１管部１３８及び端管部３９を外部から溶接により接続する工程を行う。ここでは一例として、端管部３９の内周面３９ａに接触させた延長部１３８ｂの一部を裏金（あて金）として用い、第１管部１３８及び端管部３９をＴＩＧ溶接法に基づいて溶接する。以上で、主管部３７及び第１管部１３８の間と、端管部３９及び第１管部１３８の間とに異材継手構造が形成される。
【００６０】
次に、図５（ｂ）に示すように、第１管部１３８の内径寸法Ｄ３と、端管部３９の固定部３５ａが設けられた部分の内径寸法Ｄ４（図５（ａ）参照）とのうちで小さい方の内径寸法よりも細く、且つ、接続された端管部３９と第１管部１３８との各管軸方向の合計長さ寸法Ｌ３よりも長い加工具Ｔ１を用意する。加工具Ｔ１は、具体的には切削工具であり、一例として切削ビットである。
【００６１】
上記のように第１管部１３８と主管部３７を接続し、第１管部１３８と端管部３９とを接続した後、主管部３７、第１管部１３８、及び、端管部３９をチャックに固定する。端管部３９の管軸方向の第１管部１３８が位置する側とは反対側から、端管部３９の内部の固定部３５ａよりも奥側に加工具Ｔ１の先端を挿入する。この状態で、加工具Ｔ１に対して、主管部３７、第１管部１３８、及び、端管部３９を相対的に各管軸方向に回転させ、第１管部１３８の本体部１３８ａの内部に位置する厚み部分と、延長部１３８ｂとを切削する。これにより、固定部３５ａが設けられた部分を除く領域において、主管部３７の内周面３７ａと、第１管部１３８の内周面１３８ｃと、端管部３９の内周面３９ａとを段差なく連続させ、内径寸法が管軸方向に一定に設定された冷却管３５を形成する。この冷却管３５の形成工程において、第１管部１３８は切削されて接続管部３８（図４参照）となる。
【００６２】
図５（ｃ）に示すように、管内整流具３６を冷却管３５に収容する収容工程を行う。図６は、図５（ｃ）のVI−VI矢視断面図である。この収容工程では、冷却管３５の管軸方向を長手方向として、管内整流具３６を冷却管３５の内部に収容する。具体的には、管内整流具３６と冷却管３５とを冷却管３５の管軸周りに相対的に回転させながら、冷却管３５の端管部３９側から冷却管３５の内部に管内整流具３６を挿入する。このとき図５（ｃ）に示すように、管内整流具３６が冷却管３５の管軸方向に固定部３５ａと干渉しないように、管内整流具３６を冷却管３５の内部に配置する。この状態で、図６に示すように、冷却管３５の内周面３５ｂの周方向における一対の固定部３５ａの間隙Ｇ１に管内整流具３６の幅方向の両方の側部３６ａ２が位置するように、長手方向を軸にして管内整流具３６を冷却管３５内で回転させながら、管内整流具３６を冷却管３５に収容する。これにより、管内整流具３６を冷却管３５の内部に良好に収容できる。
【００６３】
図５（ｄ）に示すように、管内整流具３６の略全体を冷却管３５の内部に収容して、被固定部３６ｄと固定部３５ａとを位置合わせする。その後、図５（ｅ）に示すように、固定部３５ａをかしめ加工する。これにより、管内整流具３６を冷却管３５に固定する固定工程を行う。
【００６４】
具体的には、図５（ｄ）に示すように、冷却管３５の管軸方向において、管内整流具３６の切欠部３６ｃの内部に固定部３５ａを配置した状態で、管内整流具３６を冷却管３５の管軸周りに回転させ、管内整流具３６と冷却管３５とを相対的に位置合わせする。ここで図７は、図５（ｅ）のVII−VII矢視断面図である。図５（ｅ）及び図７に示すように、次に固定部３５ａに設けられた開口部３５ａ２を通じて、被固定部３６ｄを溝部３５ａ１の内部に挿入する。これにより、溝部３５ａ１の内部に被固定部３６ｄを完全に挿入する。
【００６５】
次に、冷却管３５の内周面３５ｂの周方向における固定部３５ａの溝部３５ａ１の両側の部分を、ポンチ（不図示）等の工具を用いてかしめ加工する。これにより、管内整流具３６の長手方向の一端３６ｅにおいて、被固定部３６ｄを固定部３５ａに結合させる。固定部３５ａをかしめ加工することで、被固定部３６ｄが固定部３５ａに容易に固定される。このように固定工程では、切欠部３６ｃの内部に固定部３５ａを配置した状態で、管内整流具３６を冷却管３５の管軸周りに回転させることで、被固定部３６ｄと固定部３５ａとを相対的に位置決めできる。また、固定部３５ａの開口部３５ａ２を通じて被固定部３６ｄを溝部３５ａ１に挿入することで、被固定部３６ｄを固定部３５ａと良好に結合できる。一対の固定部３５ａと一対の被固定部３６ｄとを結合させて、管内整流具３６を冷却管３５の内周面３５ｂに固定することで、冷却管ユニット３１が製造される。なお、被固定部３６ｄと固定部３５ａとはかしめ加工により結合しなくてもよく、例えば、被固定部３６ｄと固定部３５ａとを溶接により結合してもよいし、締結部材を用いて結合してもよい。締結部材を用いる場合は、締結方法にねじなどの機構を適用し、取り外し可能な機能を付加することで、管内整流具３６の取り外しも実現可能である。
【００６６】
以上に説明したように、冷却管ユニット３１では、固定部３５ａが、冷却管３５の内周面３５ｂから冷却管３５の管軸中心側に突出して冷却管３５の内周面３５ｂ上に設けられ、被固定部３６ｄが固定部３５ａの溝部３５ａ１に挿入されて固定部３５ａと結合されているので、管内整流具３６を冷却管３５に固定するために冷却管３５の外周部を加工したり、冷却管３５の外周部に別部材を設けたりする必要がない。このため、冷却管３５の外観形状と外径寸法とを維持しながら、冷却管３５の内周面３５ｂに管内整流具３６を安定して固定できる。
【００６７】
また、冷却管３５の内部に管内整流具３６を固定する際に、切欠部３６ｃの内部に固定部３５ａを配置した状態で、冷却管３５の管軸周りに管内整流具３６と冷却管３５とを相対的に回転させて冷却管３５と管内整流具３６とを位置合わせできるので、固定部３５ａと管内整流具３６との干渉を防止しながら、開口部３５ａ２を通じて被固定部３６ｄを溝部３５ａ１に挿入し、固定部３５ａに固定できる。従って、冷却管３５の内周面３５ｂに管内整流具３６を良好に固定できる。
【００６８】
このような冷却管３５を有する冷却管ユニット３１をダイバータ１１のプラズマとの対向部を冷却する目的で用いることにより、隣接する２本の冷却管３５のピッチを狭くして、複数の冷却管３５を密集して配置できる。よって、ダイバータ１１のプラズマ対向ユニット２６における各モノブロック３０を良好に冷却できる。また、冷却管３５の外径寸法を冷却管３５の管軸方向に一定に維持できるので、プラズマの熱負荷により冷却管３５が加熱されても、冷却管３５が局所的に熱膨張して応力集中が生じるのが防止されると共に、隣接する２本の冷却管ユニット３１同士が干渉するのが防止され、支持構造体２５に複数のプラズマ対向ユニット２６を設置する際の作業性を向上できる。
【００６９】
また、冷却管３５の内周面３５ｂ上に固定部３５ａを設けることにより、冷却管３５の外周部を別部材で覆う必要がない。このため、例えば、放射線透過試験（ＲＴ）による非破壊検査に基づいて冷却管３５をその外部から検査する際に、冷却管３５の内部を良好に検査できる。
【００７０】
また、固定部３５ａは、冷却管３５の内周面３５ｂから冷却管３５の管軸中心側に突出して、被固定部３６ｄと結合されているので、冷却管３５の内周面３５ｂから冷却管３５の管軸中心側に向かって、被固定部３６ｄと固定部３５ａとを良好に結合できる。
【００７１】
また、冷却管ユニット３１の製造時には、被固定部３６ｄを固定部３５ａの溝部３５ａ１に挿入し、被固定部３６ｄと固定部３５ａとを冷却管３５の管軸方向に相対的に位置決めしながら、被固定部３６ｄを固定部３５ａに容易に結合できる。
【００７２】
また、一対の固定部３５ａが、冷却管３５の内周面３５ｂの周方向に離隔した状態で、冷却管３５の内径方向に対向して設けられているので、管内整流具３６を冷却管３５の内部に設ける際には、一対の固定部３５ａの間隙Ｇ１を利用して、管内整流具３６を冷却管３５の管軸方向の中央側に挿入できる。また、冷却管３５の内径方向に対向する一対の固定部３５ａにより、冷却管３５の内周面３５ｂに管内整流具３６を安定して固定できる。
【００７３】
また、被固定部３６ｄの厚み寸法が、管内整流具３６の長手方向の中央側から一端３６ｅ側に向かって漸減しているので、管内整流具３６の長手方向の一端３６ｅ側から中央側に向かって流体が管内整流具３６に接触する際、流体と管内整流具３６との接触抵抗を低減できる。
【００７４】
また、固定工程において、冷却管３５の内周面３５ｂの周方向における固定部３５ａの溝部３５ａ１の両側の部分をかしめ加工して、被固定部３６ｄを固定部３５ａに固定するため、被固定部３６ｄを固定部３５ａに固定する際に溶接によって継手構造を形成する必要がなく、作業負担を軽減できる。
【００７５】
また、固定部３５ａは、冷却管３５の管軸方向の両端から離隔されているので、冷却管３５の管軸方向の両端を配管部３２、３３又は別の冷却管３５と溶接する際に、固定部３５ａ及び被固定部３６ｄに前記溶接に伴う熱が及びにくい。このため、固定部３５ａ及び被固定部３６ｄの結合を安定して維持できる。
【００７６】
また、冷却管３５の形成工程では、第１管部１３８と主管部３７とを接続し、第１管部１３８と端管部３９とを接続して冷却管３５を形成することで、冷却管３５の材料をその管軸方向の複数の領域で異ならせ、冷却管３５の管軸方向の複数の領域で機能分離させた冷却管３５を形成できる。また、管軸方向の両端の外側に延設された延長部１３８ｂを有する第１管部１３８を用いることで、第１管部１３８、主管部３７及び端管部３９の各位置合わせを容易に行うことができる。また、端管部３９の管軸方向の第１管部１３８が位置する側とは反対側から、端管部３９の内部の固定部３５ａよりも奥側に挿入した加工具Ｔ１で延長部１３８ｂを切削しながら冷却管３５の形成工程を行うことにより、固定部３５ａを除く部分における内径が管軸方向に一定に設定された冷却管３５を形成できる。
【００７７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成を変更、追加、又は削除できる。本発明の冷却管ユニットの製造方法、管内整流具、冷却管、及び、管内整流具の固定構造は、核融合炉のダイバータにおける外側垂直ユニットの用途に限定されず、その他の用途に用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上に述べた本発明の各態様は、高熱負荷機器を冷却するための冷却管ユニットにおいて、冷却管の外観形状と外径寸法とを維持しながら、冷却管の内周面に管内整流具を安定して固定可能にする優れた効果を有する。従って、この効果の意義を発揮できる冷却管ユニットの製造方法、管内整流具、冷却管、及び、管内整流具の固定構造として広く適用すると有益である。
【符号の説明】
【００７９】
Ｔ１    加工具
１    核融合炉
２    真空容器
１１    ダイバータ
３５    冷却管
３５ａ    固定部
３５ａ１    溝部
３５ａ２    開口部
３６    管内整流具
３６ｃ    切欠部
３６ｄ    被固定部
３７    主管部（第２管部）
３９    端管部（第３管部）
１３８    第１管部
１３８ａ    本体部
１３８ｂ    延長部
【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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