(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
核融合装置における真空容器の内外壁の間、あるいはブランケット筐体の内部に配設され、前記核融合装置の超電導磁場コイルを放射線から遮蔽する遮蔽装置において、
この遮蔽装置を構成する金属ブロックを金属小物体を固めて作られた多孔質金属ブロックで構成し、この多孔質金属ブロックの多数の孔に冷却水を供給および排出させる多数の孔が設けられたサブチャンネルを設けて成ることを特徴とする核融合装置の遮蔽装置。
【請求項２】
前記多孔質金属ブロックとしては、素材である金属小物体の大きさを変えることによって空隙率を調整した金属ブロックを用いるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の核融合装置の遮蔽装置。
【請求項３】
前記多孔質金属ブロックの表面に、電気的絶縁膜、あるいは高抵抗膜を成膜することを特徴とする請求項１に記載の核融合装置の遮蔽装置。
【請求項４】
前記サブチャンネルとしては、多孔質の管で構成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の核融合装置の遮蔽装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核融合装置における真空容器、あるいはブランケットに配設され、超電導磁場コイルを放射線から遮蔽する遮蔽装置に係り、特に組立・分解の作業が容易で、しかも安価でかつ高信頼の遮蔽能力を有する核融合装置の遮蔽装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、核融合装置の超電導磁場コイルは、核融合反応の結果生じる中性子等の放射線により劣化し易い。このため、通常、超電導磁場コイルを放射線から遮蔽する目的で、核融合装置のブランケットや真空容器の領域に、金属と冷却水とからなるコイル遮蔽装置が設けられている。そして、これら構成材の占積率は、中性子等の放射線の阻止能力の観点から、金属約８０％、冷却水約２０％に設定される場合が多い。
【０００３】
図４は、この種の真空容器に設けられる遮蔽装置の構成例を示す断面図である。
図４において、真空容器の内壁１と外壁２とをポロイダルリブ３で接続した二重壁の間には、複数のステンレス製の遮蔽板４を内外壁１，２とほぼ平行に配列し、遮蔽板４の一端をポロイダルリブ３に溶接して、各遮蔽板４の間の空間に冷却水を流す構造としている。
【０００４】
なお、プラズマの運転上の観点から、真空容器はトロイダル方向に所定の一周電気抵抗を持つ必要があるため、遮蔽板４の両端をポロイダルリブ３に接続することは許されない。また、冷却水と金属は、できるだけ均一に分布していることが望ましいとされるため、一般に遮蔽板４の枚数は多い。
【０００５】
ところで、このような図４に示す真空容器は、以下のような手順により作成している。
すなわち、まず、内壁１を作り、この内壁１にポロイダルリブ３を溶接する。次に、遮蔽板４をポロイダルリブ３に溶接し、最後に外壁２を貼って、真空容器のトロイダルセクタを作る。そして、このトロイダルセクタを現地で溶接接続して、トーラス状真空容器が完成する。
【０００６】
しかしながら、この現地接続は、空間的な制約上、真空容器の内部から施工せざるを得ないため、現地接続部に図４に示すような遮蔽板４を取り付けるためには、かなりの精度と時間を要する。
【０００７】
また、真空容器セクタの製作においても、ポロイダルリブ３の配置によっては、外壁２側のポロイダルリブ３間の間隔が内壁１側のそれよりも小さくなるため、遮蔽板４を組み込むことができない場合もある。真空容器の内外壁１，２の間隔が、ポロイダル方向に変化する場合には、遮蔽板４の板厚も変えざるを得ず、かなりのコスト高になることは避けられない。
【０００８】
さらに、真空容器の分解時には、現地接続部を遠隔機器により切断することになるが、一般に遠隔機器は残留放射能に弱いため、切断・撤去作業はできるだけ迅速に行なわなければならない。このためには、単純な作業で遮蔽装置を一括して取り外せる構造が望まれるが、遮蔽板構造であると、撤去作業に多くの時間が必要となるばかりでなく、遠隔機器に複雑な動きを強いることになる。
【０００９】
一方、遮蔽能力の観点から、遮蔽板４構成には、金属／冷却水の等方性の問題がある。また、中性子等の放射線の遮蔽の観点からは、遮蔽領域の金属と冷却水との比は体積比であるが、遮蔽板構造であると、遮蔽板４の配列に直角方向と遮蔽板４の長手方向とでは、金属と冷却水の割合が異なり、等方的でないため、厳密な遮蔽能力が要求される場合には問題が生じる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の核融合装置の遮蔽装置においては、組立・分解の作業が複雑であり、さらにコストが高くなるという問題があった。
本発明の目的は、組立・分解の作業が容易で、しかも安価でかつ高信頼の遮蔽能力を有する核融合装置の遮蔽装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、
まず、請求項１に対応する発明では、核融合装置における真空容器の内外壁の間、あるいはブランケット筐体の内部に配設され、前記核融合装置の超電導磁場コイルを放射線から遮蔽する遮蔽装置において、この遮蔽装置を構成する金属ブロックを金属小物体を固めて作られた多孔質金属ブロックで構成し、この多孔質金属ブロックの多数の孔に冷却水を供給および排出させる多数の孔が設けられたサブチャンネルを設けて成る。
【００１２】
ここで、特に上記多孔質金属ブロックとしては、例えば請求項２に記載したように、素材である金属小物体の大きさを変えることによって空隙率を調整した金属ブロックを用いることが好ましい。
【００１３】
従って、請求項１および請求項２に対応する発明の核融合装置の遮蔽装置においては、金属小物体を固めた多孔質金属ブロックを用いていることにより、高い金属と冷却水との占積率比を得ることができ、かつ等方的な遮蔽装置を安価に得ることができるばかりでなく、遮蔽装置を一括して取り扱えるため、組立・分解の作業が単純でかつ容易となる。また、多孔質金属ブロックに多数の孔が設けられたサブチャンネルを設けて、このサブチャンネルに設けられた多数の孔から多孔質金属ブロックに冷却水を供給および排出していることにより、冷却水の流路長を短くして、冷却水の圧力損失を低減することができる。
【００１４】
一方、請求項３に対応する発明では、請求項１に記載の核融合装置の遮蔽装置において、多孔質金属ブロックの表面に、電気的絶縁膜、あるいは高抵抗膜を成膜する。
【００１５】
従って、請求項３に対応する発明の核融合装置の遮蔽装置においては、金属小物体を固めた多孔質金属ブロックの表面に、電気的絶縁膜、あるいは高抵抗膜を成膜していることにより、多孔質金属ブロックが真空容器の内壁と外壁とを接続するポロイダルリブに接触しても、真空容器のトロイダル方向の一周抵抗が損なわれることがない。
【００１６】
一方、請求項４に対応する発明では、請求項１に記載の核融合装置の遮蔽装置において、サブチャンネルとしては、多孔質の管で構成する。
【００１７】
従って、請求項４に対応する発明の遮蔽装置においては、金属の占積率を等方的に高めると冷却水の圧力損失が大きくなるため、多孔質の管で構成されたサブチャンネルを設けて、このサブチャンネルから多孔質金属ブロックに冷却水を供給・排出していることにより、冷却水の流路長を短くして、冷却水の圧力損失を低減することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態による核融合装置における二重壁構造真空容器の現地接続部の遮蔽装置の構成例を示す断面図であり、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００１９】
図１において、素材である球状、円筒状、片状等の金属小物体を固めて作られた多孔質の金属ブロック（本例では、多孔質ステンレスブロック）１０を、前記内壁１と外壁２との間に配設している。
【００２０】
また、この多孔質ステンレスブロック１０に、Ａ，Ｂの２つのサブチャンネル１１，１２を設け、かつこのサブチャンネル１１，１２から、多孔質ステンレスブロック１０の多数の孔１３に、冷却水を供給・排出するようにしている。
【００２１】
なお、上記多孔質ステンレスブロック１０は、ステンレス線を切断して得た多数の円筒状小片を例えば静水圧成型で一体化したものであり、孔１３の空隙率は円筒径と圧縮比とを選定して所定の値になるようにしている。
【００２２】
また、多数の孔１３は、網目状になってどこかで孔１３間がつながっており、そこが冷却水の流路となるように成型している。
さらに、多孔質ステンレスブロック１０としては、素材である金属小物体の大きさを変えることによって空隙率を調整したブロックを用いることが好ましい。
【００２３】
図２は、多孔質ステンレスブロック１０の一つの孔１３の断面を示す模式図である。
図２において、多孔質ステンレスブロック１０の表面には、電気的絶縁膜、あるいは高抵抗膜として、酸化クロム膜１４を成膜している。
【００２４】
図３は、サブチャンネル１１（または１２）の壁面を示す模式図である。
図３において、サブチャンネル１１（または１２）のチャンネル壁には、多数の孔１５を設けており、多孔質の管で構成している。
【００２５】
そして、冷却水をサブチャンネル１１から供給し、多孔質ステンレスブロック１０内の孔１３内を流し、サブチャンネル１２に集めて排出するようにしている。
【００２６】
なお、このサブチャンネル１１（または１２）も、静水圧成型で作るようにしている。
次に、以上のように構成した本実施形態の核融合装置における真空容器の遮蔽装置の作用について説明する。
【００２７】
真空容器の一般部では、内壁１にポロイダルリブ３を溶接した後に、多孔質ステンレスブロック１０をカセット式にはめ込み、その後に外壁２を貼って作られる。
【００２８】
一方、真空容器の現地接続部においては、あらかじめ多孔質ステンレスブロック１０をポロイダルリブ３にボルトで取り付けておき、外壁２を現地接続した後、残りの隙間に多孔質ステンレスブロック１０をはめ込んでボルトで取り付け、内壁１の現地接続を行なう。このため、遮蔽体の組立・分解は極めて容易であり、作業も単純となる。
【００２９】
すなわち、遮蔽装置を一括して取り扱えるため、組立・分解の作業が単純でかつ容易となり、これをハンドリングするための遠隔機器に複雑な運動を要求しないで済み、遠隔機器も単純なもので済む。
【００３０】
また、金属小物体を固めた多孔質ステンレスブロック１０を用いていることにより、高い金属と冷却水との占積率比を得ることができ、かつ等方的な遮蔽装置を安価に得ることができる。
【００３１】
一方、金属小物体を固めた多孔質ステンレスブロック１０の表面に、電気的絶縁膜、あるいは高抵抗膜として酸化クロム膜１４を成膜していることにより、真空容器の多孔質ステンレスブロック１０が真空容器の内壁１と外壁２とを接続するポロイダルリブ３に接触しても、換言すれば多孔質ステンレスブロック１０をポロイダルリブ３に嵌め込んでも、真空容器のトロイダル方向の一周抵抗が損なわれることがない。
【００３２】
また、金属の占積率を等方的に高めると冷却水の圧力損失が大きくなるが、本実施形態では、多孔質ステンレスブロック１０からなる遮蔽体にサブチャンネル１１，１２を設けて、このサブチャンネル１１，１２から多孔質ステンレスブロック１０に冷却水を供給・排出していることにより、冷却水の流路長を短くして、冷却水の圧力損失を低減することができる。
【００３３】
さらに、中性子等の放射線に対して等方的に遮蔽を行なうことができるため、高信頼の遮蔽装置を得ることができる。
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、次のようにしても同様に実施できるものである。
【００３４】
（ａ）上記実施形態では、多孔質ステンレスブロック１０にサブチャンネル１１，１２を設け、かつこのサブチャンネル１１，１２から、多孔質ステンレスブロック１０の多数の孔１３に、冷却水を供給・排出する場合について説明したが、これに限らず、サブチャンネルを設けずに、多孔質ステンレスブロック１０の多数の孔１３に、冷却水を直接導入するようにしてもよい。
【００３５】
（ｂ）上記実施形態では、多孔質ステンレスブロック１０の表面に、電気的絶縁膜、あるいは高抵抗膜として、酸化クロム膜１４を成膜する場合について説明したが、これに限らず、電気的絶縁、あるいは高抵抗を有するその他の被膜を成膜するようにしてもよい。
【００３６】
（ｃ）上記実施形態では、サブチャンネル１１，１２を多孔質の管で構成する場合について説明したが、これに限られるものではない。
（ｄ）上記実施形態では、多孔質ステンレスブロック１０、サブチャンネル１１，１２を、静水圧成型で作る場合について説明したが、これに限られるものではない。
【００３７】
（ｅ）上記実施形態では、本発明の遮蔽装置を、核融合装置における真空容器の内外壁１，２の間に配設する場合について説明したが、これに限らず、核融合装置におけるブランケット筐体の内部に配設するようにしてもよい。
【００３８】
（ｆ）上記実施形態では、多孔質金属ブロックとして、ステンレスからなる多孔質金属ブロックを用いる場合について説明したが、これに限らず、その他の金属材料からなる多孔質金属ブロックを用いるようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、核融合装置における真空容器の内外壁の間、あるいはブランケット筐体の内部に配設され、核融合装置の超電導磁場コイルを放射線から遮蔽する遮蔽装置において、この遮蔽装置を構成する金属ブロックを金属小物体を固めて作られた多孔質金属ブロックで構成し、この多孔質金属ブロックの多数の孔に冷却水を供給および排出させるサブチャンネルを設けている。ここで、多孔質金属ブロックとしては、例えば、素材である金属小物体の大きさを変えることによって空隙率を調整した金属ブロックを用いる。また、サブチャンネルは例えば多孔質の管から構成される。
このように構成することによって、高い金属と冷却水との占積率比を得ることができ、かつ等方的な遮蔽装置を安価に得ることができるばかりでなく、遮蔽装置を一括して取り扱えるため、組立・分解の作業が単純でかつ容易となる。また、多孔質金属ブロックにサブチャンネルを設けて、このサブチャンネルから多孔質金属ブロックに冷却水を供給および排出していることにより、冷却水の流路長を短くして、冷却水の圧力損失を低減することができる。
【００４０】
更に、本発明は、多孔質金属ブロックの表面に、電気的絶縁膜、あるいは高抵抗膜を成膜するようにしたので、多孔質金属ブロックが真空容器の内壁と外壁とを接続するポロイダルリブに接触しても、真空容器のトロイダル方向の一周抵抗が損なわれることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による核融合装置の遮蔽装置の一実施形態を示す断面図。
【図２】同実施形態の核融合装置の遮蔽装置における多孔質ステンレスブロックの孔の断面を示す模式図。
【図３】同実施形態の核融合装置の遮蔽装置におけるサブチャンネルの壁面を示す模式図。
【図４】従来の核融合装置の遮蔽装置の構成例を示す断面図。
【符号の説明】
１…真空容器の内壁、
２…真空容器の外壁、
３…ポロイダルリブ、
４…遮蔽板、
１０…多孔質ステンレスブロック、
１１…Ａサブチャンネル、
１２…Ｂサブチャンネル、
１３…孔、
１４…酸化クロム膜、
１５…孔。
【図１】
0003897313.tif 000002
【図２】
0003897313.tif 000003
【図３】
0003897313.tif 000004
【図４】
0003897313.tif 000005