JPH0246918B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0246918B2 JPH0246918B2 JP59013062A JP1306284A JPH0246918B2 JP H0246918 B2 JPH0246918 B2 JP H0246918B2 JP 59013062 A JP59013062 A JP 59013062A JP 1306284 A JP1306284 A JP 1306284A JP H0246918 B2 JPH0246918 B2 JP H0246918B2
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- Japan
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- tritium
- liquid metal
- plasma
- core structural
- structural material
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
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- Plasma Technology (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、核融合炉の第１壁、ダイバータ／リ
ミター等の炉心構造材において、液体金属を使用
したトリチウム透過性防止構造に関する。
ミター等の炉心構造材において、液体金属を使用
したトリチウム透過性防止構造に関する。
核融合炉、例えば円周方向に沿つて作つたプラ
ズマ中に電流を流して、この電流によつて発生す
るポロイダル磁場の力によつてプラズマをトーラ
ス状に閉じ込めて核融合反応を起させるトカマク
型核融合炉では、第１図に示すようにドーナツ状
のプラズマ１の周囲に内側ブランケツト２、外側
ブランケツト２′、内側遮蔽体３、外側遮蔽体
３′、トロイダル磁場コイル４、ポロイダル磁場
コイル５等が配置されている。その他、高いエネ
ルギーを持つた電気的に中性の粒子をプラズマ１
に入射し、そのエネルギーをプラズマ１に与える
ことによつて、プラズマ１の温度を上げる役目を
はたす中性粒子入射加熱装置（図示省略）、プラ
ズマ１中に混入してくる放電ガス以外のイオンや
原子、分子等の不純物を系外に排出する排気装置
７、プラズマ１の周辺の磁力線の形状に工夫し
て、外に逃げ出したプラズマが内側ブランケツト
２の壁に直接当らないように排気装置７に導くダ
イバータ／リミター６等が設置されている。
ズマ中に電流を流して、この電流によつて発生す
るポロイダル磁場の力によつてプラズマをトーラ
ス状に閉じ込めて核融合反応を起させるトカマク
型核融合炉では、第１図に示すようにドーナツ状
のプラズマ１の周囲に内側ブランケツト２、外側
ブランケツト２′、内側遮蔽体３、外側遮蔽体
３′、トロイダル磁場コイル４、ポロイダル磁場
コイル５等が配置されている。その他、高いエネ
ルギーを持つた電気的に中性の粒子をプラズマ１
に入射し、そのエネルギーをプラズマ１に与える
ことによつて、プラズマ１の温度を上げる役目を
はたす中性粒子入射加熱装置（図示省略）、プラ
ズマ１中に混入してくる放電ガス以外のイオンや
原子、分子等の不純物を系外に排出する排気装置
７、プラズマ１の周辺の磁力線の形状に工夫し
て、外に逃げ出したプラズマが内側ブランケツト
２の壁に直接当らないように排気装置７に導くダ
イバータ／リミター６等が設置されている。
トカマク型核融合炉は概略上記のように構成さ
れているが、このうち内側及び外側ブランケツト
２，２′は、容器内のリチウム化合物と融合反応
により発生した中性子とを反応せしめて核融合炉
の燃料であるトリチウム（三重水素）を生産する
機能と、その中性子のもつエネルギーを熱エネル
ギーに変換する機能と、内側、外側遮蔽体３，
３′と共に中性子を遮蔽をする機能を備えており、
トカマク型核融合炉の重要な機器の一つである。
この内側及び外側ブランケツト２，２′のプラズ
マ側の壁面を形成する第１壁及びダイバータ／リ
ミター６等のプラズマ１をとり囲む炉心構造材の
表面は、プラズマ１から漏洩する高速中性子、及
びヘリウム粒子などの厳しい粒子負荷、熱負荷を
受ける。特に荷電／中性トリチウム粒子は、高温
の炉心構造材中では高透過性を有すること、放射
性核種であること、通常の構造材の冷却材である
H2O、D2Oの同位体であるため冷却材からの分離
除去が困難であること等により、極力冷却材中に
漏入するのを防止することが必要である。
れているが、このうち内側及び外側ブランケツト
２，２′は、容器内のリチウム化合物と融合反応
により発生した中性子とを反応せしめて核融合炉
の燃料であるトリチウム（三重水素）を生産する
機能と、その中性子のもつエネルギーを熱エネル
ギーに変換する機能と、内側、外側遮蔽体３，
３′と共に中性子を遮蔽をする機能を備えており、
トカマク型核融合炉の重要な機器の一つである。
この内側及び外側ブランケツト２，２′のプラズ
マ側の壁面を形成する第１壁及びダイバータ／リ
ミター６等のプラズマ１をとり囲む炉心構造材の
表面は、プラズマ１から漏洩する高速中性子、及
びヘリウム粒子などの厳しい粒子負荷、熱負荷を
受ける。特に荷電／中性トリチウム粒子は、高温
の炉心構造材中では高透過性を有すること、放射
性核種であること、通常の構造材の冷却材である
H2O、D2Oの同位体であるため冷却材からの分離
除去が困難であること等により、極力冷却材中に
漏入するのを防止することが必要である。
従来、第１壁などの炉心構造材は、第２図に示
すようにプラズマ側の壁８の後面部に冷却材流路
１０を設け、この冷却材流路１０にH2Oあるい
はD2O等の冷却材９を通し、炉心のプラズマ１か
ら放射される14MeVの高速中性子束と荷電／中
性トリチウム束の高熱流束下でのプラズマ側の壁
８の材料温度を許容温度以下に保持するようにし
たものである。
すようにプラズマ側の壁８の後面部に冷却材流路
１０を設け、この冷却材流路１０にH2Oあるい
はD2O等の冷却材９を通し、炉心のプラズマ１か
ら放射される14MeVの高速中性子束と荷電／中
性トリチウム束の高熱流束下でのプラズマ側の壁
８の材料温度を許容温度以下に保持するようにし
たものである。
ところで、上記炉心構造材は表面に入射した荷
電／中性トリチウム粒子の一部が直接冷却材流路
１０中の冷却材９へ拡散漏入するため、冷却材９
中のトリチウム濃度が運転と共に上昇し、安全上
の問題が生じていた。
電／中性トリチウム粒子の一部が直接冷却材流路
１０中の冷却材９へ拡散漏入するため、冷却材９
中のトリチウム濃度が運転と共に上昇し、安全上
の問題が生じていた。
本発明は斯かる問題を解消すべくなされたもの
であり、炉心構造材温度の上昇を防止でき且つ冷
却系へのトリチウム透過漏入量を低減できる核融
合炉の炉心構造材のトリチウム透過防止構造を堤
供せんとするものである。
であり、炉心構造材温度の上昇を防止でき且つ冷
却系へのトリチウム透過漏入量を低減できる核融
合炉の炉心構造材のトリチウム透過防止構造を堤
供せんとするものである。
上記課題を解決するための本発明による核融合
炉の炉心構造材のトリチウム透過防止構造は、炉
心構造材のプラズマ側の前面部と冷却材流路を有
する後面部との間に狭い一定の空間を設け、該空
間内に液体金属を充填して液体金属層を形成し、
該液体金属層の上方にトリチウムを一時貯留する
大きな中空のプレナム部を設け、該プレナム部の
プラズマ側の開口面にトリチウム透過性隔膜を設
置したことを特徴とするものである。
炉の炉心構造材のトリチウム透過防止構造は、炉
心構造材のプラズマ側の前面部と冷却材流路を有
する後面部との間に狭い一定の空間を設け、該空
間内に液体金属を充填して液体金属層を形成し、
該液体金属層の上方にトリチウムを一時貯留する
大きな中空のプレナム部を設け、該プレナム部の
プラズマ側の開口面にトリチウム透過性隔膜を設
置したことを特徴とするものである。
上記のように構成された本発明による核融合炉
の炉心構造材のトリチウム透過防止構造によれ
ば、炉心構造材の表面に入射した荷電／中性トリ
チウム粒子が冷却材流路中の冷却材へ拡散漏入す
る前に液体金属層によつて捕捉される。捕捉され
たトリチウムはトリチウム溶解度が小さく且つト
リチウム拡散係数の大きい液体金属中を拡散移行
して上昇し、液体金属等の上方に設けられたプレ
ナム部内に入る。プレナム部内に入つたトリチウ
ムは一時貯留された後、プラズマ側の開口面に設
置したトリチウム透過性隔膜を透過して高真空の
プラズマ側へ放出される。かくして冷却材流路中
の冷却材へのトリチウムの拡散漏入が蓄しく低減
されて、冷却材中のトリチウム濃度の上昇が抑止
される。
の炉心構造材のトリチウム透過防止構造によれ
ば、炉心構造材の表面に入射した荷電／中性トリ
チウム粒子が冷却材流路中の冷却材へ拡散漏入す
る前に液体金属層によつて捕捉される。捕捉され
たトリチウムはトリチウム溶解度が小さく且つト
リチウム拡散係数の大きい液体金属中を拡散移行
して上昇し、液体金属等の上方に設けられたプレ
ナム部内に入る。プレナム部内に入つたトリチウ
ムは一時貯留された後、プラズマ側の開口面に設
置したトリチウム透過性隔膜を透過して高真空の
プラズマ側へ放出される。かくして冷却材流路中
の冷却材へのトリチウムの拡散漏入が蓄しく低減
されて、冷却材中のトリチウム濃度の上昇が抑止
される。
また液体金属は熱伝導率が高いので、炉心構造
材の除熱性能の低下が防止される。
材の除熱性能の低下が防止される。
本発明による核融合炉の炉心構造材のトリチウ
ム透過防止構造の一実施例について説明する。第
３図に於いて、８′は第１壁あるいはダイバー
タ／リミター等の炉心構造材のプラズマ側の壁で
あり、その前面部と冷却材流路１０を有する後面
部との間に狭い空間を設け、その空間内にNa、
Pb等の液体金属１２を充填して液体金属層１１
を形成している。この液体金属層１１の上方には
トリチウムを一時的に貯留する大きな中空のプレ
ナム部１３を設け、該プレナム部１３のプラズマ
側の開口面には透過係数の大きいPd、Pd合金等
の薄膜からなるトリチウム透過性隔膜１４を設け
ている。前記冷却材流路１０の中にはH2O又は
D2O等の冷却材９を流し、炉心構造材を冷却して
いる。
ム透過防止構造の一実施例について説明する。第
３図に於いて、８′は第１壁あるいはダイバー
タ／リミター等の炉心構造材のプラズマ側の壁で
あり、その前面部と冷却材流路１０を有する後面
部との間に狭い空間を設け、その空間内にNa、
Pb等の液体金属１２を充填して液体金属層１１
を形成している。この液体金属層１１の上方には
トリチウムを一時的に貯留する大きな中空のプレ
ナム部１３を設け、該プレナム部１３のプラズマ
側の開口面には透過係数の大きいPd、Pd合金等
の薄膜からなるトリチウム透過性隔膜１４を設け
ている。前記冷却材流路１０の中にはH2O又は
D2O等の冷却材９を流し、炉心構造材を冷却して
いる。
このように構成された本実施例の作用について
説明する。炉心構造材のプラズマ側の壁８′の表
面から入射して来る荷電／中性トリチウム粒子
は、炉心構造材の構成金属の原子と衝突を繰り返
してエネルギーのすべてを失うまで飛行する。こ
の飛行距離に到達した該トリチウムは、その飛行
距離到達部と液体金属層１１のトリチウム濃度差
により、濃度の低い液体金属層１１側に拡散し、
そこで捕捉される。液体金属１２はトリチウム溶
解度が小さく、且つトリチウム拡散係数が大きい
ため、液体金属層１１に捕捉されたトリチウムは
液体金属１２中を拡散移行して上昇し、液体金属
層１１の上方に設けられたプレナム部１３内に入
る。プレナム部１３内に入つたトリチウムは、一
時貯留された後、プラズマ側の開口面に設置した
透過係数の大きいPd、Pd合金等の薄膜から成る
トリチウム透過性隔膜１４を透過して高真空であ
るプラズマ側へ放出される。透過性隔膜１４は炉
運転中液体金属１２の熱膨張があつても、中空の
プレナム部１３で負荷が軽減され、またプレナム
部１３の存在により液体金属１２が直接透過性隔
膜に触れることもない。
説明する。炉心構造材のプラズマ側の壁８′の表
面から入射して来る荷電／中性トリチウム粒子
は、炉心構造材の構成金属の原子と衝突を繰り返
してエネルギーのすべてを失うまで飛行する。こ
の飛行距離に到達した該トリチウムは、その飛行
距離到達部と液体金属層１１のトリチウム濃度差
により、濃度の低い液体金属層１１側に拡散し、
そこで捕捉される。液体金属１２はトリチウム溶
解度が小さく、且つトリチウム拡散係数が大きい
ため、液体金属層１１に捕捉されたトリチウムは
液体金属１２中を拡散移行して上昇し、液体金属
層１１の上方に設けられたプレナム部１３内に入
る。プレナム部１３内に入つたトリチウムは、一
時貯留された後、プラズマ側の開口面に設置した
透過係数の大きいPd、Pd合金等の薄膜から成る
トリチウム透過性隔膜１４を透過して高真空であ
るプラズマ側へ放出される。透過性隔膜１４は炉
運転中液体金属１２の熱膨張があつても、中空の
プレナム部１３で負荷が軽減され、またプレナム
部１３の存在により液体金属１２が直接透過性隔
膜に触れることもない。
かくして冷却材流路１０中の冷却材９へのトリ
チウムの拡散漏入が著しく低減されて、冷却材流
路１０中の冷却材９のトリチウム濃度の上昇が抑
止される。
チウムの拡散漏入が著しく低減されて、冷却材流
路１０中の冷却材９のトリチウム濃度の上昇が抑
止される。
また液体金属１２は熱伝導率が高いので、炉心
構造材の除熱性能の低下が防止される。
構造材の除熱性能の低下が防止される。
以上の通り本発明による核融合炉の炉心構造材
のトリチウム透過防止構造によれば、炉心構造材
中に入射して来る荷電／中性トリチウム粒子が冷
却材流路中の冷却材へ拡散漏入する前に液体金属
層によつて捕捉され、捕捉されたトリチウムは液
体金属中を拡散移行して上昇し、プレナム部に入
つて一時的に貯留された後プラズマ側の開口面に
設けたトリチウム透過性隔膜を透過して高真空の
プラズマ側へ放出されるので、直接冷却材流路中
の冷却材へトリチウムが拡散漏入するのが著しく
低減されて、炉運転中における冷却材のトリチウ
ム濃度の上昇が抑止され、また液体金属は熱伝導
率が高いので、炉心構造材の除熱性能の低下が防
止される結果、機能上、安全上すぐれた炉心構造
材が得られるという効果がある。
のトリチウム透過防止構造によれば、炉心構造材
中に入射して来る荷電／中性トリチウム粒子が冷
却材流路中の冷却材へ拡散漏入する前に液体金属
層によつて捕捉され、捕捉されたトリチウムは液
体金属中を拡散移行して上昇し、プレナム部に入
つて一時的に貯留された後プラズマ側の開口面に
設けたトリチウム透過性隔膜を透過して高真空の
プラズマ側へ放出されるので、直接冷却材流路中
の冷却材へトリチウムが拡散漏入するのが著しく
低減されて、炉運転中における冷却材のトリチウ
ム濃度の上昇が抑止され、また液体金属は熱伝導
率が高いので、炉心構造材の除熱性能の低下が防
止される結果、機能上、安全上すぐれた炉心構造
材が得られるという効果がある。
第１図はトカマク型核融合炉の概略を示す断面
図、第２図は従来の炉心構造材の概略断面図、第
３図は本発明の炉心構造材のトリチウム透過防止
構造の一実施例を示す概略断面図である。 ８′……炉心構造材のプラズマ側の壁、９……
冷却材、１０……冷却材流路、１１……液体金属
層、１２……液体金属、１３……プレナム部、１
４……透過性隔膜。
図、第２図は従来の炉心構造材の概略断面図、第
３図は本発明の炉心構造材のトリチウム透過防止
構造の一実施例を示す概略断面図である。 ８′……炉心構造材のプラズマ側の壁、９……
冷却材、１０……冷却材流路、１１……液体金属
層、１２……液体金属、１３……プレナム部、１
４……透過性隔膜。
Claims (1)
- １ 炉心構造材のプラズマ側の前面部と冷却材流
路を有する後面部との間に狭い一定の空間を設
け、該空間内に液体金属を充填して液体金属層を
形成し、該液体金属層の上方にトリチウムを一時
貯留する大きな中空のプレナム部を設け、該プレ
ナム部のプラズマ側の開口面にトリチウム透過性
隔膜を設置したことを特徴とする核融合炉の炉心
構造材のトリチウム透過防止構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59013062A JPS60157072A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 核融合炉の炉心構造材のトリチウム透過防止構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59013062A JPS60157072A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 核融合炉の炉心構造材のトリチウム透過防止構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60157072A JPS60157072A (ja) | 1985-08-17 |
| JPH0246918B2 true JPH0246918B2 (ja) | 1990-10-17 |
Family
ID=11822646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59013062A Granted JPS60157072A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 核融合炉の炉心構造材のトリチウム透過防止構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60157072A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0814633B2 (ja) * | 1989-05-24 | 1996-02-14 | 株式会社日立製作所 | 核融合炉 |
| CN112682585A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-20 | 合肥工业大学 | 一种用于制作方排管冷却水道的焊接组件及其制备方法 |
-
1984
- 1984-01-27 JP JP59013062A patent/JPS60157072A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60157072A (ja) | 1985-08-17 |
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