JP3358932B2 - 核融合装置の真空容器 - Google Patents
核融合装置の真空容器Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
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- Plasma Technology (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、核融合装置（核融
合炉及び核融合実験装置）の真空容器に関するものであ
る。
合炉及び核融合実験装置）の真空容器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】核融合反応を生じるプラズマを取り囲む
真空容器本体を多重壁構造とし、この真空容器本体の壁
間に遮蔽材を充填して、遮蔽性能を確保する核融合装置
の真空容器は、従来公知である。
真空容器本体を多重壁構造とし、この真空容器本体の壁
間に遮蔽材を充填して、遮蔽性能を確保する核融合装置
の真空容器は、従来公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】重水素等を燃料として
核融合反応を生じる核融合装置（核融合炉及び核融合実
験装置）では、核融合反応により発生する中性子によっ
てプラズマを取り囲む真空容器本体や真空容器本体内外
の構造物は放射化する。核融合反応により発生する放射
線及び放射化した上記各機器からの放射線の線量が高い
場合には、プラズマの発生や保持に必要な磁場をつくる
コイルに生じる各発熱の増加により、安定なコイルの運
転に支障を来たして、プラズマの維持が不可能になる可
能性がある。
核融合反応を生じる核融合装置（核融合炉及び核融合実
験装置）では、核融合反応により発生する中性子によっ
てプラズマを取り囲む真空容器本体や真空容器本体内外
の構造物は放射化する。核融合反応により発生する放射
線及び放射化した上記各機器からの放射線の線量が高い
場合には、プラズマの発生や保持に必要な磁場をつくる
コイルに生じる各発熱の増加により、安定なコイルの運
転に支障を来たして、プラズマの維持が不可能になる可
能性がある。
【０００４】また放射化のレベルが高い場合には、上記
各機器の補修や改造工事、廃炉時の処理等の際に作業員
の機器への接近が不可能になって、リモートメンテナン
スに頼らざるを得ない等の問題がある。これらの問題を
解決するためには、真空容器本体及び真空容器本体内外
の構造物の表面にタングステン等の遮蔽性能に優れた構
造物を設置する対策や低放射化材料により真空容器本体
及び真空容器本体内外の構造物を製作する対策が提案さ
れている。
各機器の補修や改造工事、廃炉時の処理等の際に作業員
の機器への接近が不可能になって、リモートメンテナン
スに頼らざるを得ない等の問題がある。これらの問題を
解決するためには、真空容器本体及び真空容器本体内外
の構造物の表面にタングステン等の遮蔽性能に優れた構
造物を設置する対策や低放射化材料により真空容器本体
及び真空容器本体内外の構造物を製作する対策が提案さ
れている。
【０００５】しかし何れの場合にも、限られた空間内に
おいて、コイルに発生する核発熱を抑え且つ作業員の接
近を可能にする程度まで放射化のレベルを下げるために
は、多重構造の真空容器本体の壁間に金属からなる放射
線遮蔽材とボロン水（遮蔽水）とを充填したり、Ｂ4 Ｃ
等の粉体や成形体（球状、ペレット状、板状等の成形
体）を熱中性子吸収材として遮蔽水（この場合には、純
水の使用が可能である）の中に装填する必要がある。
おいて、コイルに発生する核発熱を抑え且つ作業員の接
近を可能にする程度まで放射化のレベルを下げるために
は、多重構造の真空容器本体の壁間に金属からなる放射
線遮蔽材とボロン水（遮蔽水）とを充填したり、Ｂ4 Ｃ
等の粉体や成形体（球状、ペレット状、板状等の成形
体）を熱中性子吸収材として遮蔽水（この場合には、純
水の使用が可能である）の中に装填する必要がある。
【０００６】ボロン水を使用する場合には、真空容器本
体の加熱・冷却系統、循環系統等にボロン水を処理する
処理系統設備が必要になる。一方、遮蔽水中に粉体や成
形体として熱中性子吸収材を加える場合には、装填の不
均一性に伴う遮蔽性能の欠如や構造の複雑化を招く等、
炉本体システムの成立性及び信頼性に関して問題が生じ
ている。
体の加熱・冷却系統、循環系統等にボロン水を処理する
処理系統設備が必要になる。一方、遮蔽水中に粉体や成
形体として熱中性子吸収材を加える場合には、装填の不
均一性に伴う遮蔽性能の欠如や構造の複雑化を招く等、
炉本体システムの成立性及び信頼性に関して問題が生じ
ている。
【０００７】以上に縷述したように従来の核融合装置の
真空容器では、限られた空間内において、コイルに発生
する核発熱を低減し且つ真空容器本体及び真空容器本体
内外の構造物の放射化のレベルを低減するために、次の
２点を満足させる必要があった。即ち、 真空容器本体及び真空容器本体内外の構造物の表面
にタングステン等の遮蔽性能に優れた構造物を設置する
か、または低放射化材料により真空容器本体及び真空容
器本体内外の構造物を製作する。 多重壁構造の真空容器本体の壁間に金属からなる放
射線遮蔽材を配置し、さらに高濃度の10Ｂ（ボロン１
０）を含有したボロン水（ボロンの析出を防ぐため高温
に維持する必要がある）を遮蔽水として真空容器本体の
壁間に循環するか、または金属遮蔽材及び遮蔽水（純
水）に加え、Ｂ4 Ｃ等の粉体や成形体（球状、ペレット
状、板状等の成形体）を熱中性子吸収材として多重壁間
に装填する。必要があった。
真空容器では、限られた空間内において、コイルに発生
する核発熱を低減し且つ真空容器本体及び真空容器本体
内外の構造物の放射化のレベルを低減するために、次の
２点を満足させる必要があった。即ち、 真空容器本体及び真空容器本体内外の構造物の表面
にタングステン等の遮蔽性能に優れた構造物を設置する
か、または低放射化材料により真空容器本体及び真空容
器本体内外の構造物を製作する。 多重壁構造の真空容器本体の壁間に金属からなる放
射線遮蔽材を配置し、さらに高濃度の10Ｂ（ボロン１
０）を含有したボロン水（ボロンの析出を防ぐため高温
に維持する必要がある）を遮蔽水として真空容器本体の
壁間に循環するか、または金属遮蔽材及び遮蔽水（純
水）に加え、Ｂ4 Ｃ等の粉体や成形体（球状、ペレット
状、板状等の成形体）を熱中性子吸収材として多重壁間
に装填する。必要があった。
【０００８】従ってボロン水を使用する場合には、真空
容器本体の加熱・冷却系統、循環系統等に高温・高濃度
ボロン水を処理する処理系統設備が必要になったり、ボ
ロンと中性子との反応により生じるトリチウムがこれら
の系統を介して真空容器本体外へ運び出される等、炉本
体システムの成立性及び信頼性に関して問題が生じてい
る。
容器本体の加熱・冷却系統、循環系統等に高温・高濃度
ボロン水を処理する処理系統設備が必要になったり、ボ
ロンと中性子との反応により生じるトリチウムがこれら
の系統を介して真空容器本体外へ運び出される等、炉本
体システムの成立性及び信頼性に関して問題が生じてい
る。
【０００９】一方、Ｂ4 Ｃ等の粉体や成形体を熱中性子
吸収材として多重壁間に装填する場合には、装填の不均
一性に伴う遮蔽性能の欠如（遮蔽性能の低下）や構造の
複雑化を招く等、遮蔽性能及び構造に関して問題が生じ
ている。本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであ
り、その目的とする処は、真空容器本体内外の放射線
線量率を低減でき、真空容器本体の安全性及び信頼性
を向上でき、炉本体システムを簡素化でき、真空容
器本体の構造を簡素化できるとともに、遮蔽性能を向上
でき、炉本体システムの安全性を向上できる核融合装
置の真空容器を提供しようとする点にある。
吸収材として多重壁間に装填する場合には、装填の不均
一性に伴う遮蔽性能の欠如（遮蔽性能の低下）や構造の
複雑化を招く等、遮蔽性能及び構造に関して問題が生じ
ている。本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであ
り、その目的とする処は、真空容器本体内外の放射線
線量率を低減でき、真空容器本体の安全性及び信頼性
を向上でき、炉本体システムを簡素化でき、真空容
器本体の構造を簡素化できるとともに、遮蔽性能を向上
でき、炉本体システムの安全性を向上できる核融合装
置の真空容器を提供しようとする点にある。
【００１０】
【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、本発明は、核融合反応を生じるプラズマを取り囲
む真空容器本体を多重壁構造とし、この真空容器本体の
壁間に遮蔽材を充填して、遮蔽性能を確保する核融合装
置の真空容器において、前記真空容器本体及び前記遮蔽
材の少なくとも一方をボロン含有金属により構成してい
る。
めに、本発明は、核融合反応を生じるプラズマを取り囲
む真空容器本体を多重壁構造とし、この真空容器本体の
壁間に遮蔽材を充填して、遮蔽性能を確保する核融合装
置の真空容器において、前記真空容器本体及び前記遮蔽
材の少なくとも一方をボロン含有金属により構成してい
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に本発明の核融合装置の真空容
器の一実施形態を図１及び図２により説明する。図１
は、核融合装置の模式図、図２は、図１のＡ部を拡大し
て示す真空容器（二重壁構造の真空容器）の構造概念図
である。図１の１がプラズマであり、同プラズマ１は、
コイル３とその他の磁場発生コイル（図示せず）とによ
り閉じ込め及び形状の制御が行われる。
器の一実施形態を図１及び図２により説明する。図１
は、核融合装置の模式図、図２は、図１のＡ部を拡大し
て示す真空容器（二重壁構造の真空容器）の構造概念図
である。図１の１がプラズマであり、同プラズマ１は、
コイル３とその他の磁場発生コイル（図示せず）とによ
り閉じ込め及び形状の制御が行われる。
【００１２】図１及び図２の２が真空容器本体、２ａが
真空容器本体２の内壁、２ｂが真空容器本体２の外壁
で、真空容器本体２及び真空容器２内外の構造物（図示
せず）は、核融合反応により生じる放射線及び放射化し
た真空容器本体２内外の構造物からの放射線の照射を受
ける。このため、補修時等に放射化した機器への作業員
の接近が不可能になったり、コイル３に発生する核発熱
が増加して、安定なコイル３の運転に支障を来したりし
て、プラズマ１の維持が不可能になる。
真空容器本体２の内壁、２ｂが真空容器本体２の外壁
で、真空容器本体２及び真空容器２内外の構造物（図示
せず）は、核融合反応により生じる放射線及び放射化し
た真空容器本体２内外の構造物からの放射線の照射を受
ける。このため、補修時等に放射化した機器への作業員
の接近が不可能になったり、コイル３に発生する核発熱
が増加して、安定なコイル３の運転に支障を来したりし
て、プラズマ１の維持が不可能になる。
【００１３】真空容器本体２内外への作業員の接近を可
能にするために、図２に例示するように、タングステン
等の遮蔽効果の高い材料を構造物４として真空容器本体
２の表面に配置したり、真空容器本体２を低放射化材料
により構成する等の対策が提案されているが、何れの場
合にも、コイル３に対する放射線遮蔽のために、多重壁
構造の真空容器本体２の壁間に金属遮蔽材（主としてγ
線と高速中性子とを吸収する金属遮蔽材）５と、遮蔽水
（主として熱中性子を吸収する遮蔽水）６と、場合によ
ってはさらに熱中性子吸収材（図示せず）とを装填する
必要がある。
能にするために、図２に例示するように、タングステン
等の遮蔽効果の高い材料を構造物４として真空容器本体
２の表面に配置したり、真空容器本体２を低放射化材料
により構成する等の対策が提案されているが、何れの場
合にも、コイル３に対する放射線遮蔽のために、多重壁
構造の真空容器本体２の壁間に金属遮蔽材（主としてγ
線と高速中性子とを吸収する金属遮蔽材）５と、遮蔽水
（主として熱中性子を吸収する遮蔽水）６と、場合によ
ってはさらに熱中性子吸収材（図示せず）とを装填する
必要がある。
【００１４】限られた空間内において、所定の遮蔽性能
を確保し、コイル３に生じる核発熱を低減するために、
遮蔽水６としてボロン水の使用が考えられている。しか
し熱中性子の吸収効果を高めるため、高濃度の10Ｂ（ボ
ロン１０）を含有したボロン水（ボロンの析出を防ぐた
め高温に維持する必要がある）を真空容器本体２の壁間
に充填させる必要があるため、真空容器本体２の加熱・
冷却系統、循環系統等に高温・高濃度ボロン水を処理す
る処理系統設備が必要になったり、ボロンと中性子との
反応により生じるトリチウムがこれらの系統を介して真
空容器本体２外へ運び出される等、炉本体システムの成
立性に関して問題が生じている。
を確保し、コイル３に生じる核発熱を低減するために、
遮蔽水６としてボロン水の使用が考えられている。しか
し熱中性子の吸収効果を高めるため、高濃度の10Ｂ（ボ
ロン１０）を含有したボロン水（ボロンの析出を防ぐた
め高温に維持する必要がある）を真空容器本体２の壁間
に充填させる必要があるため、真空容器本体２の加熱・
冷却系統、循環系統等に高温・高濃度ボロン水を処理す
る処理系統設備が必要になったり、ボロンと中性子との
反応により生じるトリチウムがこれらの系統を介して真
空容器本体２外へ運び出される等、炉本体システムの成
立性に関して問題が生じている。
【００１５】一方、Ｂ4 Ｃ等の粉体や成形体を熱中性子
吸収材（図示せず）として金属遮蔽材５及び遮蔽水６
（この場合には、純水の使用が可能である）とともに多
重壁間に装填する場合には、装填の不均一性に伴う遮蔽
性能の欠如や構造の複雑化等、遮蔽性能及び構造に関し
て問題が生じている。しかし本発明の核融合装置の真空
容器では、真空容器本体２及び遮蔽材５の少なくとも一
方をボロン含有金属により構成しており、遮蔽水６に純
水の使用が可能になり、高濃度ボロン水の使用に伴う一
切のデメリットが排除され、均一な遮蔽効果が期待され
るとともに、構造が簡素化されて、安全性及び信頼性の
高い炉本体システムが得られる。
吸収材（図示せず）として金属遮蔽材５及び遮蔽水６
（この場合には、純水の使用が可能である）とともに多
重壁間に装填する場合には、装填の不均一性に伴う遮蔽
性能の欠如や構造の複雑化等、遮蔽性能及び構造に関し
て問題が生じている。しかし本発明の核融合装置の真空
容器では、真空容器本体２及び遮蔽材５の少なくとも一
方をボロン含有金属により構成しており、遮蔽水６に純
水の使用が可能になり、高濃度ボロン水の使用に伴う一
切のデメリットが排除され、均一な遮蔽効果が期待され
るとともに、構造が簡素化されて、安全性及び信頼性の
高い炉本体システムが得られる。
【００１６】
【発明の効果】本発明の核融合装置の真空容器は前記の
ように構成されており、次の効果を達成できる。即ち、 （１）真空容器本体２や遮蔽材５に含まれているボロン
により、熱中性子の吸収を促進するので、真空容器本体
２及び遮蔽材５の構成材料と熱中性子との反応により生
じる放射線量を減少でき、これら機器の放射化レベルを
下げることができて、真空容器本体２内外の放射線線量
率を低減できる。 （２）高濃度ボロン水を遮蔽水６に使用する場合、ボロ
ンの析出を防ぐために、遮蔽水６を高温に保持する必要
があり、真空容器本体２の加熱・冷却系統、循環系統等
に高温・高濃度ボロン水を処理する処理系統設備が必要
になるが、本発明の真空容器によれば、純水を遮蔽水と
して使用できるので、高温・高濃度ボロン水を処理する
処理系統設備を不要にできて、炉本体システムを簡素化
できる。 （３）高濃度ボロン水を遮蔽水６として使用する必要が
ないので、真空容器本体２や遮蔽材５の構成材料の腐食
を少なくできて、真空容器本体２の安全性及び信頼性を
向上できる。 （４）遮蔽材５及び遮蔽水６に加え、Ｂ4 Ｃ等の粉体や
成形体を多重壁間に装填する必要がないので、真空容器
本体２の構造を簡素化できるとともに、粉体や成形体の
ような多重壁内での存在分布の不均一性を生じないの
で、遮蔽性能を向上できる。 （５）中性子とボロンとの核反応によりトリチウムを生
成するが、ボロン水を遮蔽水に使用した場合には、生成
されるトリチウムを加熱・冷却系統を通じて真空容器本
体外へ持ち出して、安全性の点で望ましくないが、本発
明の真空容器によれば、ボロンを金属内に添加した場
合、生成されるトリチウムを金属内に留まらせるので、
真空容器本体２外への流出を可及的に阻止できて、炉本
体システムの安全性を向上できる。
ように構成されており、次の効果を達成できる。即ち、 （１）真空容器本体２や遮蔽材５に含まれているボロン
により、熱中性子の吸収を促進するので、真空容器本体
２及び遮蔽材５の構成材料と熱中性子との反応により生
じる放射線量を減少でき、これら機器の放射化レベルを
下げることができて、真空容器本体２内外の放射線線量
率を低減できる。 （２）高濃度ボロン水を遮蔽水６に使用する場合、ボロ
ンの析出を防ぐために、遮蔽水６を高温に保持する必要
があり、真空容器本体２の加熱・冷却系統、循環系統等
に高温・高濃度ボロン水を処理する処理系統設備が必要
になるが、本発明の真空容器によれば、純水を遮蔽水と
して使用できるので、高温・高濃度ボロン水を処理する
処理系統設備を不要にできて、炉本体システムを簡素化
できる。 （３）高濃度ボロン水を遮蔽水６として使用する必要が
ないので、真空容器本体２や遮蔽材５の構成材料の腐食
を少なくできて、真空容器本体２の安全性及び信頼性を
向上できる。 （４）遮蔽材５及び遮蔽水６に加え、Ｂ4 Ｃ等の粉体や
成形体を多重壁間に装填する必要がないので、真空容器
本体２の構造を簡素化できるとともに、粉体や成形体の
ような多重壁内での存在分布の不均一性を生じないの
で、遮蔽性能を向上できる。 （５）中性子とボロンとの核反応によりトリチウムを生
成するが、ボロン水を遮蔽水に使用した場合には、生成
されるトリチウムを加熱・冷却系統を通じて真空容器本
体外へ持ち出して、安全性の点で望ましくないが、本発
明の真空容器によれば、ボロンを金属内に添加した場
合、生成されるトリチウムを金属内に留まらせるので、
真空容器本体２外への流出を可及的に阻止できて、炉本
体システムの安全性を向上できる。
【図１】本発明の核融合装置の模式図である。
【図２】図１のＡ部を拡大して示す真空容器の一実施形
態の構造概念図である。
態の構造概念図である。
１ プラズマ ２ 真空容器本体 ２ａ 真空容器本体２の内壁 ２ｂ 真空容器本体２の外壁 ３ コイル ４ 遮蔽用構造物 ５ 遮蔽材 ６ 遮蔽水
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮 直之 茨城県那珂郡那珂町大字向山801番地の １ 日本原子力研究所 那珂研究所内 (72)発明者 鈴木 優 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−249980（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−89840（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21B 1/00 G21C 19/06
Claims (1)
- 【請求項１】 核融合反応を生じるプラズマを取り囲む
真空容器本体を多重壁構造とし、この真空容器本体の壁
間に遮蔽材を配置して、遮蔽性能を確保する核融合装置
の真空容器であって、前記遮蔽材をボロン含有金属によ
り構成し、壁間に純水からなる遮蔽水を装填したことを
特徴とする核融合装置の真空容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03648596A JP3358932B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 核融合装置の真空容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03648596A JP3358932B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 核融合装置の真空容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09230073A JPH09230073A (ja) | 1997-09-05 |
| JP3358932B2 true JP3358932B2 (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=12471133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03648596A Expired - Fee Related JP3358932B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 核融合装置の真空容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3358932B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108630325A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-10-09 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种用于核聚变堆真空室扇区浸泡式的水冷结构 |
-
1996
- 1996-02-23 JP JP03648596A patent/JP3358932B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09230073A (ja) | 1997-09-05 |
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