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JPS6111440B2 - - Google Patents
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JPS6111440B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6111440B2
JPS6111440B2 JP54013220A JP1322079A JPS6111440B2 JP S6111440 B2 JPS6111440 B2 JP S6111440B2 JP 54013220 A JP54013220 A JP 54013220A JP 1322079 A JP1322079 A JP 1322079A JP S6111440 B2 JPS6111440 B2 JP S6111440B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vacuum chamber
vacuum
beam line
line vacuum
evacuation device
Prior art date
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Expired
Application number
JP54013220A
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Japanese (ja)
Other versions
JPS55105999A (en
Inventor
Shoji Isobe
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS55105999A publication Critical patent/JPS55105999A/en
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は中性粒子入射装置に係わり、特に核融
合装置のプラズマ加熱用の中性粒子入射装置に関
する。 核融合装置において、プラズマの温度は追加加
熱の手段によらなければ核融合反応が生ずる温度
に到達しない。この追加加熱の手段として従来高
速の中性粒子を入射するか、高周波加熱による方
法等が提案されている。この中でも最近特に中性
粒子の入射によつて追加加熱を行なう方法が確実
な加熱手段として有望視されている。 従来、中性粒子入射装置の真空排気装置とし
て、クライオポンプ、クライオソープシヨンポン
プ、金属性ガス吸収体からなるチタンゲツターポ
ンプ(蒸発系ゲツターポンプ)、金属性ガス吸収
体からなるAl−Zr系ゲツターポンプ(非蒸発系
ゲツターポンプ)等が提案されている。前記クラ
イオポンプを使用する場合には、クライオポンプ
のクライオパネルの表面に三重水素が吸着し、こ
の吸着量が増加すると三重水素の凝固厚みが厚く
なり、クライオパネルの低温度が伝達されにくく
なり、従つてクライオポンプの排気速度が低下す
る。この時点がクライオポンプとしての寿命とな
り、通常はここで排気作業を停止し、クライオポ
ンプを止め、クライオパネルの温度を上昇させて
クライオパネルの表面に凝固した三重水素を蒸発
させる。この蒸発した三重水素は補助真空排気装
置により大気に放出される。しかしながら、三重
水素を大気に放出することは極めて危険である。
またチタンゲツターポンプについても、蒸発系で
あるためクライオポンプと同様の欠点がある。し
かしながら一方、Al−Zr系ゲツターポンプは、
三重水素を吸着し排気速度が低下したポンプはそ
のまま除去し、除去したポンプは適当な処理装置
内で処分できるので、大気中に三重水素が放出さ
れるという欠点は存在しない。 ここで、次に示す第1表ならびに第2表におい
て、Al−Zr系ゲツターポンプの排気特性を示
す。
The present invention relates to a neutral particle injection device, and particularly to a neutral particle injection device for plasma heating in a nuclear fusion device. In a fusion device, the temperature of the plasma does not reach a temperature at which a fusion reaction occurs unless by means of additional heating. As a means for this additional heating, methods such as injecting high-speed neutral particles or using high-frequency heating have been proposed. Among these methods, a method of performing additional heating by the injection of neutral particles has recently been viewed as promising as a reliable heating means. Conventionally, as a vacuum evacuation device for a neutral particle injection device, cryopumps, cryosorption pumps, titanium getter pumps (evaporative getter pumps) made of metallic gas absorbers, and Al-Zr getter pumps made of metallic gas absorbers have been used. (Non-evaporative getter pump) etc. have been proposed. When using the cryopump, tritium is adsorbed on the surface of the cryopanel of the cryopump, and as this amount of adsorption increases, the solidification thickness of tritium increases, making it difficult for the low temperature of the cryopanel to be transmitted. Therefore, the pumping speed of the cryopump decreases. This point is the end of the cryopump's lifespan, and normally the exhaust operation is stopped at this point, the cryopump is stopped, and the temperature of the cryopanel is increased to evaporate the tritium that has solidified on the surface of the cryopanel. This evaporated tritium is released into the atmosphere by an auxiliary evacuation device. However, releasing tritium into the atmosphere is extremely dangerous.
Titanium getter pumps also have the same drawbacks as cryopumps because they are evaporative. However, on the other hand, the Al-Zr getter pump
The pump that adsorbs tritium and has a reduced pumping speed can be removed as is, and the removed pump can be disposed of in a suitable treatment device, so there is no drawback that tritium will be released into the atmosphere. Here, the following Tables 1 and 2 show the exhaust characteristics of the Al--Zr getter pump.

【表】【table】

【表】 倍すること。
しかしながら、ゲツターポンプの特徴として、
第1図中の実線で示すように空気中に金属性ガス
吸収体が曝露されると金属性ガス吸収体の表面が
しだいに酸化され、約15回の大気圧の空気中曝露
によつて排気速度は約50%低下する。一方、第1
図の点線で示すように金属性ガス吸収体を窒素中
で曝露しても排気速度の大きな低下は見られな
い。しかしながら、従来の中性粒子入射装置のビ
ームライン真空室において、中性化セル、ビーム
ダンプ、ビームリミツタ、カロリーメータ等は一
定時間経過後に修理する必要があり、この修理の
際にはビームライン真空室は大気中の空気にさら
されることになる。この場合、ビームライン真空
室に連接して設けられているAl−Zr系ゲツター
ポンプの金属性ガス吸収体も空気にさらされるこ
とになるため、第1図に示したようにその曝露回
数によつて水素の排気速度が低減する欠点があつ
た。 本発明は、中性粒子入射装置のメンテナンス時
における金属性ガス吸収体の酸化を防止し、ゲツ
ターポンプの排気速度を低下させない中性粒子入
射装置を提供することを目的とする。 本発明は、ビームライン真空室と真空装置との
間に弁体を出し入れして、ビームライン真空室と
真空装置との間を遮断、連通できるようにし、中
性化セルやビームダンプの修理等のメンテナンス
時に、弁体により真空装置内に空気が侵入しない
ようにし、金属性ガス吸収体の酸化を防止できる
ようにしたことを特徴とする。本発明ではビーム
ライン真空室と金属性ガス吸収体が配置されてい
る真空排気装置との間には弁装置が介在されてい
るので、ビームライン真空室内の機器を修理する
場合にも弁装置を閉塞することによつて真空排気
装置内の金属性ガス吸収体が空気にさらされる恐
れはない。 以下添付図面に従つて本発明に係わる中性粒子
入射装置の実施例を詳説する。 第2図において、符号1で示す部材はイオン源
であり、このイオン源1の下方には円筒状の中性
化セル2が延設されている。そしてイオン源1で
加速されたプラスイオンは、中性化セル2内にあ
る中性ガスと電荷の交換を行ない、約40%の中性
の高速粒子が核融合装置へ入射されるようになつ
ている。中性化セル2の下方にはビームライン真
空室3が設けられており、さらに中性化セル2と
ビームライン真空室3との間には真空弁4が設け
られていて、中性化セル2とビームライン真空室
3とをしや断できるようになつている。ビームラ
イン真空室3の両側には真空排気装置5と補助真
空排気装置6とがそれぞれ設けられる。真空排気
装置5には金属性ガス吸収体5Aが設けられてい
て、ビームライン真空室3内の真空状態に維持す
ることができる。一方、補助真空排気装置6は、
真空排気装置5が有効に作動することができる真
空度まで排気するために使用されるもので、通常
ターボセルキユラーポンプ、回転ロータリポンプ
等が用いられる。ビームライン真空室3と真空排
気装置5との間には真空弁7が介在されていて、
ビームライン真空室3と真空排気装置5との連通
をしや断できるようになつている。真空弁7は、
第3図に示すように駆動7Bにより上下に摺動で
きる弁体7Aを有し、弁体7Aが下動することに
よつてビームライン真空室3と真空排気装置5と
の連通をしや断する。 ビームライン真空室3の中には仕切り8が設け
られ、さらにその下方には、ビームダンプ9が設
けられ、このビームダンプ9によつて中性化でき
ない高速イオンを受け止め、中性ガス化すること
ができる。また、カロリーメータ10の下方には
ビームリミツタ11が配置され、このビームリミ
ツタ11によりガウシヤン分布する中性ビームの
裾をトリミングすることができる。ビームライン
真空室3の下方には第2図では図示しない核融合
装置本体が設けられており、この核融合装置本体
とビームライン真空室3との間には真空弁12が
介在されている。 前記のごとく構成された中性粒子入射装置は次
のごとく作動する。まず、真空弁4、真空弁7を
開放し、真空弁12を閉塞する。この状態で、補
助真空排気装置6を用いてビームライン真空室3
内の真空度を排気装置5が作動できる程度にまで
真空にする。補助真空排気装置6によつてある程
度の真空度まで到達すると、排気装置5を用いて
ビームライン真空室3内の真空度を高くする。次
に水素ガスがイオン源1に封入され、イオン源1
で加速されたプラスイオンは中性化セル2内で中
性化され、真空弁12を開放して中性の高速粒子
が図示しない核融合装置本体に入射される。 一方ビームライン真空室3内の仕切り8、ビー
ムダンプ9、カロリーメータ10、ビームリミツ
タ11等が修理の必要がある場合には、まず真空
弁7を閉塞し、さらに真空弁12をも閉塞し、こ
の状態でビームライン真空室3のふたを開けて仕
切り8、ビームダンプ9、カロリーメータ10、
ビームリミツタ11等の修理箇所を修理する。こ
の場合ビームライン真空室3のふたを開けて大気
中にさらしても、真空弁7が閉塞されているので
真空排気装置5内の金属性ガス吸収体5Aは空気
中にさらされることはないので、排気特性が低下
することはない。修理が終了した後、再びビーム
ライン真空室3のふたを閉塞し、補助真空排気装
置6を駆動してビームライン真空室3の真空を所
定の真空度まで上げ、真空排気装置5内に真空度
と同程度の値まで真空にする。一定の真空度にビ
ームライン真空室3がなつた後、真空弁7を開放
し、さらに真空弁12をも開放して前記と同様に
図示しない核融合装置本体に中性粒子を入射す
る。これによつてプラズマを必要な温度にまで昇
温させる。 以上説明したように本発明に係わる中性粒子入
射装置によれば、ビームライン真空室と、ビーム
ライン真空室と連接して設けられ、金属性ガス吸
収体からなる真空排気装置との間に弁体を介在さ
せているので、この弁体を閉塞すればビームライ
ン真空室と真空排気装置との間がしや断され、ビ
ームライン真空室を大気中にさらしても、金属性
ガス吸収体が大気中にさらされることはなく、そ
の結果金属性ガス吸収体の排気特性が低下する恐
れはない。
[Table] Multiply.
However, as a feature of the Getter pump,
As shown by the solid line in Figure 1, when a metallic gas absorber is exposed to air, the surface of the metallic gas absorber gradually becomes oxidized and is exhausted by exposure to atmospheric pressure air approximately 15 times. Speed is reduced by about 50%. On the other hand, the first
As shown by the dotted line in the figure, no significant decrease in pumping speed is observed even when the metallic gas absorber is exposed to nitrogen. However, in the beamline vacuum chamber of a conventional neutral particle injection device, the neutralization cell, beam dump, beam limiter, calorimeter, etc. need to be repaired after a certain period of time, and during this repair, the beamline vacuum chamber will be exposed to atmospheric air. In this case, the metallic gas absorber of the Al-Zr getter pump, which is connected to the beam line vacuum chamber, will also be exposed to air, so the number of exposures will depend on the number of exposures, as shown in Figure 1. The drawback was that the hydrogen pumping speed was reduced. An object of the present invention is to provide a neutral particle injection device that prevents oxidation of a metallic gas absorber during maintenance of the neutral particle injection device and does not reduce the pumping speed of a getter pump. The present invention allows a valve body to be put in and taken out between a beam line vacuum chamber and a vacuum device, thereby making it possible to disconnect and communicate between the beam line vacuum chamber and the vacuum device, and to repair neutralization cells and beam dumps. The valve body prevents air from entering the vacuum device during maintenance, thereby preventing oxidation of the metallic gas absorber. In the present invention, since a valve device is interposed between the beam line vacuum chamber and the evacuation device in which the metallic gas absorber is arranged, the valve device is also used when repairing equipment in the beam line vacuum chamber. There is no risk that the metallic gas absorber in the vacuum evacuation device will be exposed to air due to the blockage. Embodiments of the neutral particle injection device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In FIG. 2, a member designated by reference numeral 1 is an ion source, and a cylindrical neutralization cell 2 extends below the ion source 1. In FIG. The positive ions accelerated in the ion source 1 then exchange charge with the neutral gas in the neutralization cell 2, and about 40% of the neutral high-speed particles are now injected into the fusion device. ing. A beam line vacuum chamber 3 is provided below the neutralization cell 2, and a vacuum valve 4 is provided between the neutralization cell 2 and the beam line vacuum chamber 3. 2 and the beam line vacuum chamber 3 can be disconnected from each other. A vacuum evacuation device 5 and an auxiliary evacuation device 6 are provided on both sides of the beam line vacuum chamber 3, respectively. The evacuation device 5 is provided with a metallic gas absorber 5A, and can maintain the vacuum state within the beam line vacuum chamber 3. On the other hand, the auxiliary evacuation device 6 is
It is used to evacuate to a degree of vacuum at which the evacuation device 5 can operate effectively, and typically a turbo cellular pump, rotary pump, or the like is used. A vacuum valve 7 is interposed between the beam line vacuum chamber 3 and the evacuation device 5,
Communication between the beam line vacuum chamber 3 and the evacuation device 5 can be interrupted. The vacuum valve 7 is
As shown in FIG. 3, it has a valve body 7A that can be slid up and down by a drive 7B, and when the valve body 7A moves downward, communication between the beam line vacuum chamber 3 and the evacuation device 5 is interrupted. do. A partition 8 is provided in the beam line vacuum chamber 3, and a beam dump 9 is provided below the partition 8. The beam dump 9 receives high-speed ions that cannot be neutralized and converts them into a neutral gas. I can do it. Further, a beam limiter 11 is arranged below the calorimeter 10, and the beam limiter 11 can trim the tail of the Gaussian-distributed neutral beam. A nuclear fusion device main body (not shown in FIG. 2) is provided below the beam line vacuum chamber 3, and a vacuum valve 12 is interposed between the nuclear fusion device main body and the beam line vacuum chamber 3. The neutral particle injection device configured as described above operates as follows. First, the vacuum valves 4 and 7 are opened, and the vacuum valve 12 is closed. In this state, the beam line vacuum chamber 3 is removed using the auxiliary evacuation device 6.
The degree of vacuum inside is reduced to a level where the exhaust device 5 can operate. When a certain degree of vacuum is reached by the auxiliary evacuation device 6, the vacuum degree in the beam line vacuum chamber 3 is increased using the evacuation device 5. Next, hydrogen gas is sealed into the ion source 1, and the ion source 1
The accelerated positive ions are neutralized in the neutralization cell 2, and the vacuum valve 12 is opened to allow the neutral high-speed particles to enter the main body of the fusion device (not shown). On the other hand, if the partition 8, beam dump 9, calorimeter 10, beam limiter 11, etc. in the beam line vacuum chamber 3 need repair, first close the vacuum valve 7 and then close the vacuum valve 12. In this state, open the lid of the beam line vacuum chamber 3 and install the partition 8, beam dump 9, calorimeter 10,
Repair the beam limiter 11, etc. In this case, even if the lid of the beam line vacuum chamber 3 is opened and exposed to the atmosphere, the metallic gas absorber 5A in the vacuum exhaust device 5 will not be exposed to the air because the vacuum valve 7 is closed. , the exhaust characteristics will not deteriorate. After the repair is completed, the lid of the beam line vacuum chamber 3 is closed again, and the auxiliary vacuum evacuation device 6 is driven to raise the vacuum in the beam line vacuum chamber 3 to a predetermined degree of vacuum, and the vacuum degree in the vacuum evacuation device 5 is increased. Vacuum to the same level as . After the beam line vacuum chamber 3 reaches a certain degree of vacuum, the vacuum valve 7 is opened, and the vacuum valve 12 is also opened to inject neutral particles into the fusion device main body (not shown) in the same manner as described above. This raises the temperature of the plasma to the required temperature. As explained above, according to the neutral particle injection device according to the present invention, there is a valve between the beam line vacuum chamber and the evacuation device that is provided in connection with the beam line vacuum chamber and is made of a metallic gas absorber. Since the body is interposed between the body and the valve body, if the valve body is closed, the connection between the beamline vacuum chamber and the vacuum evacuation equipment will be severed, and even if the beamline vacuum chamber is exposed to the atmosphere, the metallic gas absorber will not be exposed to the atmosphere. It is not exposed to the atmosphere and, as a result, there is no risk that the exhaust characteristics of the metallic gas absorber will deteriorate.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はAl−Zr系ゲツターポンプにおいて空
気中ならびに窒素中の曝露回数と水素の排気速度
との関係を示す説明図、第2図は本発明に係わる
中性粒子入射装置に実施例の構造を示す正面図、
第3図は第2図上−線に沿う断面図である。 3……ビームライン真空室、5……排気装置、
7……真空弁、5A……金属性ガス吸収体、7A
……弁体、7B……駆動機。
Fig. 1 is an explanatory diagram showing the relationship between the number of exposures in air and nitrogen and the pumping speed of hydrogen in an Al-Zr getter pump, and Fig. 2 shows the structure of an embodiment of the neutral particle injection device according to the present invention. Front view showing,
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the top line in FIG. 2. 3... Beam line vacuum chamber, 5... Exhaust device,
7... Vacuum valve, 5A... Metallic gas absorber, 7A
...Valve body, 7B...Driver.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 中性化セルを介してイオン源に接続したビー
ムライン真空室と、このビームライン真空室に隣
接して設けた、金属性ガス吸収体を有する真空排
気装置と、この真空排気装置と前記ビームライン
真空室とを連通、遮断する弁体と、この弁体を前
記真空排気装置と前記ビームライン真空室との間
に出し入れする駆動機とを備えていることを特徴
とする中性粒子入射装置。
1. A beam line vacuum chamber connected to the ion source via a neutralization cell, a vacuum evacuation device equipped with a metallic gas absorber provided adjacent to this beam line vacuum chamber, and this evacuation device and the beam A neutral particle injection device characterized by comprising a valve body that communicates with and shuts off communication with a line vacuum chamber, and a drive machine that moves the valve body in and out between the evacuation device and the beam line vacuum chamber. .
JP1322079A 1979-02-09 1979-02-09 Neutral particle incident device Granted JPS55105999A (en)

Priority Applications (1)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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