(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーラス形状の真空容器を輪切りにして複数に分割したリング形状を有し内壁と外壁およびこの両者間にリブを具備した二重壁構造の真空容器セクタを、核融合炉を据付ける現地で複数隣り合わせ、前記真空容器セクタ間にスプライスプレートを取付けて溶接し、トーラスを形成して核融合炉用真空容器を製作する方法において、前記スプライスプレートのポロイダル方向両端部にスプライスプレート同士を接続するための円弧状の開先とこの円弧状の開先のトロイダル方向両端部に連結されるダミー開先を形成し、円弧状の開先とダミー開先を形成した複数の前記スプライスプレートを前記真空容器セクタ間の現地接続部にポロイダル方向に一周取付け、前記真空容器セクタと前記複数のスプライスプレート、およびこの複数のスプライスプレート同士を自動溶接することを特徴とする核融合炉用真空容器の製作方法。
【請求項２】
前記真空容器セクタ間の現地接続部と前記スプライスプレートの開先間および前記複数のスプライスプレート同士の接続部開先間にインサートプレートを取付けることを特徴とする請求項１記載の核融合炉用真空容器の製作方法。
【請求項３】
前記真空容器セクタの現地接続部の開先間に、前記スプライスプレートを取付ける取付け部の型を作成し、この型に沿って倣い旋盤で前記スプライスプレートを加工することを特徴とする請求項１記載の核融合炉用真空容器の製作方法。
【請求項４】
トーラス形状の真空容器を輪切りにして複数に分割したリング形状を有し内壁と外壁およびこの両者間にリブを具備した二重壁構造の真空容器セクタを、核融合炉を据付ける現地で複数隣り合わせ、前記真空容器セクタ間にスプライスプレートを取付けて溶接し、トーラスを形成する核融合炉用真空容器において、前記スプライスプレートのポロイダル方向両端部にスプライスプレート同士を接続するための円弧状の開先とこの円弧状の開先のトロイダル方向両端部に連結されるダミー開先を形成し、円弧状の開先とダミー開先を形成した複数の前記スプライスプレートを前記真空容器セクタ間の現地接続部にポロイダル方向に一周取付け、前記真空容器セクタと前記複数のスプライスプレート、およびこの複数のスプライスプレート同士を溶接接続したことを特徴とする核融合炉用真空容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核融合炉の据付現地での建設工期を短縮して生産性を向上させ得る核融合炉用真空容器およびその製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
核融合炉の真空容器は核融合反応の結果生ずる中性子を遮蔽するための遮蔽構造体取付けや、高温プラズマからの輻射熱による真空容器の温度上昇を防ぐための冷却水を流すため、二重壁構造体となっている。従来提案されている核融合炉用真空容器１は図８に示すようにトーラス形状をしており、そのトーラス形状のトロイダル方向に輪切りにして複数に分割したリング形状を有する二重壁構造の単一体を、本明細書では真空容器セクタ２と呼ぶことにする。
【０００３】
真空容器セクタ２は図８および図９に示すように、リング形状の内壁３および外壁４からなる二重壁と、この内外壁３，４間に設けられ両者を補強するためのポロイダルリブ５とから構成され、図10に示すようにセクタ内壁３とセクタ外壁４からなる二重壁間に遮蔽構造体７を組み込む構造となっている。
【０００４】
核融合炉用真空容器１は巨大なため一体で製作するのではなく、トーラス形状の真空容器を輪切りにして複数に分割したリング形状の真空容器セクタ２を、工場内で予め各セクタ毎に製作し、その各セクタを、核融合炉を据付ける現地へ運搬し、現地で隣り合うセクタ２同士を溶接して接続し、最終的にトーラスを形成し、核融合炉用真空容器１を完成させることが考えられている。
【０００５】
核融合炉用真空容器セクタ２の製作方法の順序としては、内壁３をポロイダル方向に一体化しポート６を取付け、内壁３にポロイダルリブ５を溶接する。その後、ポロイダルリブ５に図10に示した遮蔽構造体７を取付け、最後に外壁４を取付けることにより、核融合炉用真空容器セクタ２が完成する。
【０００６】
さらにプラズマ運転上の観点から、真空容器１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、遮蔽構造体７の両端をポロイダルリブ５に接続する事は許されない。そのため、図10に示したように、ポロイダルリブ５の片側に締結することが考えられている。
【０００７】
核融合炉用真空容器セクタ間現地接続の順序としては、工場内で製作された複数の真空容器セクタ２を据付現地に輸送し、隣り合った真空容器セクタ２，２同士の現地接続部を、汎用の溶接ロボットを用いて、外壁４，４間の現地接続部にスプライスプレート８を挿入し溶接して接続する。
【０００８】
その後、内壁３，３間の現地接続部にスプライスプレート８を挿入して、外壁４間と同様に溶接する。符号９は溶接部を示している。これらを各真空容器セクタ２について施し、最終的にトーラスを形成し核融合炉用真空容器１を完成させることが考えられている。
【０００９】
また、真空容器セクタ２，２間の現地溶接作業は、それらの溶接ではすべて全厚溶接であるが、空間的な制限によりプラズマ側からのみ、つまり、真空容器１内部からのみ、アクセスすることが可能である。そのため、プラズマ側から溶接接続した真空容器セクタ２，２間の現地接続部の裏波の健全性は、真空容器１外部から目視による確認を行うことは不可能である。
【００１０】
スプライスプレート８の構造は、図11に示すように、ポロイダル方向に一体化した構造ではなく、ポロイダル方向に複数に分割されており、それぞれ設置する箇所に合致するように工場内で製作され、核融合炉据付現地へ搬入して真空容器セクタ間へ設置する。
【００１１】
もし、精度良く真空容器セクタ２間に設置できない場合は、その場で簡易的に加工を施し、少しでも精度良く設置できる方法が考えられている。また、スプライスプレート８同士の接続部もスプライスプレート間接続用開先11が開先加工してあり、真空容器現地溶接接続作業の一環として、溶接接続することが考えられている。
【００１２】
真空容器セクタ２間に設置された、ポロイダル方向に分割されたスプライスプレート８，８同士も、上記と同様に汎用の溶接ロボットを用いて溶接により接続することが考えられている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スプライスプレート８，８同士の溶接による接続部は、図11に示すようにＴ字型の溶接線となってしまい、連続的な遠隔，自動溶接施工を行うことができない。また、溶接ロボットの一時停止および溶接条件の再設定等、真空容器セクタ間の現地溶接作業を一時中断する必要があり、生産性の低下や現地での溶接による接続の遠隔，自動操作化に対し障害となる要因の一つであり、さらには生産性の低下を招くなどの課題がある。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、真空容器セクタ間の現地溶接施工が作業を中断することなく連続的に行うことができ、また、溶接施工の完全遠隔，自動操作化を可能とし、さらに全厚溶接である現地接続部の裏波の健全性を確保することができる核融合炉の据付現地での建設工期を短縮して生産性を向上させるようにした核融合炉用真空容器およびその製作方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１の発明は、トーラス形状の真空容器を輪切りにして複数に分割したリング形状を有し内壁と外壁およびこの両者間にリブを具備した二重壁構造の真空容器セクタを、核融合炉を据付ける現地で複数隣り合わせ、前記真空容器セクタ間にスプライスプレートを取付けて溶接し、トーラスを形成して核融合炉用真空容器を製作する方法において、前記スプライスプレートのポロイダル方向両端部にスプライスプレート同士を接続するための円弧状の開先とこの円弧状の開先のトロイダル方向両端部に連結されるダミー開先を形成し、円弧状の開先とダミー開先を形成した複数の前記スプライスプレートを前記真空容器セクタ間の現地接続部にポロイダル方向に一周取付け、前記真空容器セクタと前記複数のスプライスプレート、およびこの複数のスプライスプレート同士を自動溶接することを特徴とする。
【００１６】
請求項１の発明では、真空容器セクタ現地接続部に使用するスプライスプレートに円弧状の開先とダミー開先を予め形成しておくと、真空容器セクタ間現地接続の際、そのダミー開先部分も含めて遠隔，自動溶接することにより、溶接機を停止させ、または溶接条件の再設定等を行うことがなく、作業を停止することのない連続的な真空容器現地接続が可能となる。
【００１７】
請求項２の発明は、前記真空容器セクタ間の現地接続部と前記スプライスプレートの開先間および前記複数のスプライスプレート同士の接続部開先間にインサートプレートを取付けることを特徴とする。
【００１８】
請求項２の発明では、スプライスプレートと核融合炉用真空容器セクタ現地接続部との開先間およびスプライスプレート同士の接続部開先間に、インサートプレートを取付けるため、全厚溶接部である真空容器セクタ間現地接続部の裏波の健全性を確保でき、空間的な制限によりアクセス不可能な、クライオスタット側からの目視による確認を行うことを必要としない。
【００１９】
請求項３の発明は、前記真空容器セクタの現地接続部の開先間に、前記スプライスプレートを取付ける取付け部の型を作成し、この型に沿って倣い旋盤で前記スプライスプレートを加工することを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明では、真空容器セクタ現地接続部開先間のスプライスプレート取付け部の型を作成し、その型に基づき倣い旋盤でスプライスプレートの加工を行うため、予め正確な寸法でスプライスプレートを製作することが可能となり、据付現地での現物合わせによる修正加工作業を行う必要性がない。
【００２１】
請求項４の発明はトーラス形状の真空容器を輪切りにして複数に分割したリング形状を有し内壁と外壁およびこの両者間にリブを具備した二重壁構造の真空容器セクタを、核融合炉を据付ける現地で複数隣り合わせ、前記真空容器セクタ間にスプライスプレートを取付けて溶接し、トーラスを形成する核融合炉用真空容器において、前記スプライスプレートのポロイダル方向両端部にスプライスプレート同士を接続するための円弧状の開先とこの円弧状の開先のトロイダル方向両端部に連結されるダミー開先を形成し、円弧状の開先とダミー開先を形成した複数の前記スプライスプレートを前記真空容器セクタ間の現地接続部にポロイダル方向に一周取付け、前記真空容器セクタと前記複数のスプライスプレート、およびこの複数のスプライスプレート同士を溶接接続したことを特徴とする。
請求項４の発明では、真空容器セクタ現地接続部に使用するスプライスプレートに円弧状の開先とダミー開先を予め形成しておくことによって、真空容器セクタ間現地接続の際、そのダミー開先部分も含めて遠隔，自動溶接することができ、作業を停止することなく連続的に溶接接続した核融合炉用真空容器を提供することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１から図７により、本発明に係る核融合炉用真空容器およびその製作方法の実施の形態を説明する。
図１は本実施の形態で使用するスプライスプレート８のプラズマ側から見た正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視方向から切断したスプライスプレート８のトロイダル断面図である。なお、核融合炉用真空容器の全体構成図は図８および図９に示したものとほぼ同様なので、図１および図２中、図８から図11と同一部分には同一符号を付してそれらの説明は省略する。
【００２９】
本実施の形態が従来例と異なる点は、従来スプライスプレート８に設けられている真空容器セクタ２，２間を現地接続するための真空容器セクタ間の現地接続部開先10のほかに、図１および図２に示したように、スプライスプレート８にポロイダル方向にスプライスプレート８同士を接続するための円弧状の開先11ａと、スプライスプレート８のプラズマ対向面に前記開先11ａのトロイダル方向両端部に連結される円弧状のダミー開先12を形成したことにある。
【００３０】
このスプライスプレート８を用いた真空容器セクタ間の現地接続部のプラズマ対向面、即ち核融合炉用真空容器１の内壁３側から見た正面図を図３に示す。図３では、一例として内壁３，３間の接続部を示したが、図示していないが外壁４，４間の接続部においても同様に適用できる。真空容器セクタの現地接続部内壁間の隙間、即ちスプライスプレート８の取付け部へスプライスプレート８をポロイダル方向に各々取付けていき、真空容器１の内壁３，３間の現地接続部と接続する開先10を合致させ、自動溶接して接続する。
【００３１】
その真空容器セクタ間の現地接続部開先10の溶接線を自動溶接しながら、ポロイダル方向のスプライスプレート８，８同士の接続用の開先間11ａを自動溶接する。その際、遠隔で自動溶接機を停止させ、溶接条件の再設定を行わなくとも連続溶接可能であるように、ダミー開先12も併せて溶接する。ダミー開先12は、ここでは一例として円弧形状を示したが、遠隔で自動溶接機がスムーズに連続溶接施工できるような形状であれば、他の形状でも良い。
【００３２】
図４はインサートプレート13を示した斜視図である。インサートプレート13は遠隔で自動溶接する際に使用する溶接棒と、同等の成分を有した板状体であり、溶接する開先のルートの大きさに対応させ、インサートプレート13の大きさも決定する。このインサートプレート13を図５に示すように各々の開先10間に取付けることにより、遠隔で自動溶接時に開先10のルートと一緒に溶融させる。インサートプレート13を取付けて溶接することにより、被溶接部の裏波健全性が確保でき、目視による裏波の確認も必要としなくなる。
【００３３】
図６（ａ）は本発明の実施形態を示した、真空容器セクタ間現地接続部の正面図で、図６（ｂ）は図６（ａ）のポロイダル断面図である。外壁４，４間は既に溶接部９で接続されている状態であり、その後、内壁３，３間にスプライスプレート８を取付け溶接により接続する。
【００３４】
しかし、外壁４，４間の溶接部９の影響により、内壁３，３間のスプライスプレート８取付け部の間隔は狭まっている。そのため、現地合わせによるスプライスプレート８の開先部分の修正加工が必要となる。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、スプライスプレート８取付け部の型を作成し、その型に基づき倣い旋盤を用いてスプライスプレート８を加工する。これにより、正確な寸法を有するスプライスプレート８を製作することができ、真空容器セクタ間のスプライスプレート８取付け部にも正確にスプライスプレート８を取付けることができる。
【００３６】
図７は本発明の他の実施の形態を示すスプライスプレート８の正面図である。図７において、スプライスプレート８同士の接続部開先11ｂを相互に対向して面接触する斜めライン形状に形成したことにある。この実施の形態によれば、ポロイダル方向のスプライスプレート８同士の接続は、斜めライン形状の開先11同士を合致させることにより、真空容器セクタ２，２間の現地接続部の溶接接続施工を行うに併せて、スプライスプレート８同士の溶接作業をスムーズに行うことができる。
【００３７】
また、各々の開先間にはインサートプレート13を取付けることにより、遠隔，自動溶接時に開先のルートと一緒に溶融させる。インサートプレート13を取付けて溶接することにより、被溶接部の裏波健全性が確保でき、目視による裏波の確認を必要としない効果もある。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、核融合炉を据付ける現地での真空容器セクタ間の接続を、遠隔自動溶接機で溶接して真空容器を製作するにあたり、自動溶接機を停止させることなく、溶接条件の再設定を行う必要がなく、高品質な溶接を行うことができ、もって、生産性を向上できる。
【００３９】
また、全厚溶接部である真空容器セクタ間現地接続部の溶接による裏波の健全性を確保でき、空間的な制限によりアクセス不可能なクライオスタット側からの目視による確認を行うことを必要とせず、全溶接作業をプラズマ側からのアクセスで行うことができる。
【００４０】
さらに、真空容器セクタ現地接続部開先間のスプライスプレート取付け部の型を作成し、その型に基づいて倣い旋盤でスプライスプレートの加工を行うため、予め正確な寸法でスプライスプレートを製作することができる。これにより、据付現地での現物合わせによる修正加工作業を行う必要がなく、核融合炉建設工期を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る核融合炉用真空容器の製作方法の実施の形態におけるスプライスプレートを示す正面図。
【図２】図１において、Ａ−Ａ矢視断面を示すトロイダル断面図。
【図３】本発明の実施の形態における真空容器セクタ間を示す正面図。
【図４】本発明の実施の形態におけるインサートプレートを示す斜視図。
【図５】図４におけるインサートプレートを挿入した真空容器セクタ間の現地接続部を示すポロイダル断面図。
【図６】（ａ）は本発明の他の実施の形態における真空容器セクタ間現地接続部の正面図、（ｂ）は（ａ）におけるポロイダル断面図。
【図７】本発明の他の実施の形態におけるスプライスプレートを示す正面図。
【図８】核融合炉用真空容器の斜視図。
【図９】図８における真空容器セクタとスプライスプレートとの関係を示す斜視図。
【図１０】従来のスプライスプレートの正面図。
【図１１】核融合炉用真空容器セクタのポロイダル断面図。
【符号の説明】
１…核融合炉用真空容器、２…真空容器セクタ、３…内壁、４…外壁、５…ポロイダルリブ、６…ポート、７…遮蔽構造体、８…スプライスプレート、９…溶接部、10…真空容器セクタ間現地接続部開先、11…スプライスプレート間接続用開先、12…ダミー開先、13…インサートプレート、14…スプライスプレート取付部。
【図１】
0003808661.tif 000002
【図２】
0003808661.tif 000003
【図３】
0003808661.tif 000004
【図４】
0003808661.tif 000005
【図５】
0003808661.tif 000006
【図６】
0003808661.tif 000007
【図７】
0003808661.tif 000008
【図８】
0003808661.tif 000009
【図９】
0003808661.tif 000010
【図１０】
0003808661.tif 000011
【図１１】
0003808661.tif 000012