説明

密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造

【課題】 最終的に密閉する外容器内に内容器を配設して3次元的に正確に位置決めして保持させ、外容器と内容器との間に固体状の充填物を円滑に送入して均一に充填させ、外容器と内容器との間の熱の伝導を最小限に抑え、かつ内容器と外容器の双方に損傷を生じさせない構造を得ることは、極めて困難であった。
【解決手段】 外容器と内容器との間の空間に、保持させる内容器の嵩比重と近似の比重を有する物質が充填され、内容器内の温度および外容器と内容器との間の空間に充填される物質の温度が使用中に変化し、外容器と内容器との間の熱の伝導を最小限に抑える必要があり、かつ外容器と内容器との間の空間に充填される物質が固体である場合において、内容器の外面から外容器の内面に至る長さを有し、熱膨張を吸収し得る形状を有し、内容器の位置を保持するのに必要な最小の強度が得られる断面積を有する支持部材を内容器外面に取り付けて密閉構造の外容器内に収納する。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は核融合炉ブランケット内に収納される増殖材キャンのように、外容器の中に内容器を3次元的に正確に所定の位置に保持させ、外容器と内容器との間の空間に固体の物質が充填され、内容器内の温度および外容器と内容器との間の空間に充填される物質の温度が使用中に変化することが予想される場合の、内容器を保持する構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】外容器内に収納した内容器の3次元的位置を確保する方法として、従来から種々の構造が検討されている。図6はその1例を示すもので、核融合炉のブランケット容器の中に収納する増殖材キャンの取り付け工程を示す図である。
【0003】図6において、まずステンレス鋼等からなる増殖材キャン51の中にLi2 O,LiAlO2 ,Li2 ZrO3 等(以下、単に酸化リチウム等ということもある。)のペブル52を所定量充填する。次に増殖材キャン51の上部に蓋53を溶接等により取り付ける。56はその溶接部である。次にブランケット容器54内に蓋53を固設した増殖材キャン51を挿入し、ブランケット容器54の上端部に蓋53を載置して固定する。このあとブランケット容器54と増殖材キャン51とによって形成される空間に中性子を増倍するベリリウム(Be)55を充填し、上部を閉鎖する。これによって増殖材キャン51はブランケット容器54内に所定の位置に収納される。
【0004】また他の従来技術の例として、増殖材キャンの外壁部に剛性の高い材質および構造からなるスペーサを取り付けてブランケット容器内に挿入し、それによって増殖材キャンをブランケット容器内の所定の位置に配設することが考えれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来の技術においては、まず図6に示す構造は、増殖材キャンの上部が蓋を介してブランケット容器に接合されていることにより増殖材キャンとブランケット容器との間に熱の伝導が容易に行われ増殖材キャン内の温度が不均一になること、増殖材キャンと蓋との溶接および蓋とブランケット容器との間の溶接時に変形あるいは熱応力の発生等を生じる虞れがある。
【0006】また、増殖材キャンの外壁部に剛性の高い材質および構造からなるスペーサを取り付けてブランケット容器内に挿入する構造は、核融合炉の供用中に容器内の温度が上昇することにより、支持部材の熱膨張によってブランケット容器あるいは増殖材キャンが損傷を受ける虞れがあること、支持部材が大きい断面を有することによりそれが障害となって充填すべき物質の注入が円滑に行われ難く、分布も不均一となり易いこと、また容器と固体との熱伝導が容易に行われることにり増殖材キャンの温度を一定に保持することが困難になる等の不具合を有するものであった。
【0007】本願発明はこのような現状に鑑みてなされたもので、簡潔な構成と低廉な製作費によって、温度が変化した際にも外容器と内部に収納する内容器との間の熱の伝導が少なく、支持部材による外容器あるいは内容器への損傷の虞れが少なく、外容器と内容器との間に充填する物質が固体であっても、円滑に送入して均一に充填することが可能な密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的は前記特許請求の範囲に記載された密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造によって達成される。すなわち、(1) 密閉構造の外容器の中に内容器を3次元的に所定の位置に保持して収納する場合の内容器の保持構造であって、外容器と内容器との間の空間に、保持させる内容器の嵩比重と近似の比重を有する物質が充填され、内容器内の温度および外容器と内容器との間の空間に充填される物質の温度が使用中に変化し、外容器と内容器との間の熱の伝導を最小限に抑える必要があり、かつ外容器と内容器との間の空間に充填される物質が固体である場合において、内容器の外面から外容器の内面に至る長さを有し、熱膨張を吸収し得る形状を有し、内容器の位置を保持するのに必要な最小の強度が得られる断面積を有する支持部材を内容器外面に取り付ける、密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【0009】(2) 支持部材の外容器内面への当接部の形状が点状である(1) 記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【0010】(3) 支持部材の外容器内面への当接部の形状が線状である(1) 記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【0011】(4) 支持部材の外容器内面への当接部の形状が面状である(1) 記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【0012】(5) 支持部材の内容器外面への取り付け部が内容器外面の面部である(1) 〜(4)のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【0013】(6) 支持部材の内容器外面への取り付け部が内容器外面の稜部である(1) 〜(4)のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【0014】(7) 支持部材の内容器外面への取り付け部が内容器外面の頂点である(1) 〜(4)のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【0015】(8) 支持部材の外容器内面への当接部が外容器内面の面部である(1) 〜(7) のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【0016】(9) 支持部材の外容器内面への当接部が外容器内面の2つの面の交わる辺部である(1) 〜(7) のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【0017】(10)支持部材の外容器内面への当接部が外容器内面の3つの辺交わる点である(1) 〜(7) のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【0018】(11)密閉構造の外容器が核融合炉ブランケットであり、内部に納する内容器が増殖材キャンである(1) 〜(10)のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【0019】(12)支持部材が熱膨張吸収部を形成した針金である(1) 〜(11)のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【0020】
【発明の実施の形態】図1〜4は本発明に基づく密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造の実施の形態を模式的に説明するもので、核融合炉ブランケット容器(外容器)内に収納する増殖材キャン(内容器)を3次元的に所定の位置に保持させる場合の例を示す図である。図5は核融合炉のブランケット容器の断面を説明するための図である。
【0021】図1は支持部材を取り付けた増殖材キャンの斜視外観図、図2は支持部材を取り付けた増殖材キャンを収納した状態のブランケット容器の水平断面図を示し、図(a) は増殖材キャン(内容器)への取り付け位置が面または稜で、ブランケット容器(外容器)への当接部が面または辺の場合を示し、図(b) は増殖材キャン(内容器)への取り付け位置が辺または頂点で、ブランケット容器(外容器)への当接部が辺または点の場合を示し、図(c) は増殖材キャン(内容器)への取り付け位置が面で、ブランケット容器(外容器)への当接部が面、点または辺の場合を組み合わせた時の図である。
【0022】図3は支持部材の形状の例を示す図で、(a) は針金状物からなり、中間部に熱膨張を吸収し得る形状を有し、内容器への取り付け部および外容器への当接部が点状である場合、(b) は針金状物からなり、中間部に熱膨張を吸収し得る形状を有し、内容器への取り付け部および外容器への当接部が、取り付け部あるいは当接部の面と平行になるような渦巻き状に形成されている場合、(c) は板状物からなり、中間部に熱膨張を吸収し得る形状を有し、内容器への取り付け部および外容器への当接部が、取り付け部あるいは当接部の面と平行な面を有するようにL字型に形成された場合を示す図である。
【0023】図4はブランケット容器内に配設された増殖材キャンの状態を示す図で、図5における“a”部の部分拡大図である。
【0024】図1〜5において、1は増殖材キャン、2は支持部材、3はブランケット容器、4はBe(ベリリウム)のペブル、5は冷却パネル、6は冷却水路、7はLi2 O(リチウム)等のペブル、10はプラズマである。
【0025】核融合炉において、図5に示すようにプラズマ10を囲繞して配設されるブランケット容器3内にはプラズマ10から放射される中性子によって核融合炉の燃料となるトリチウムを生産するための酸化リチウム等を充填した増殖材キャンが複数配設され、各増殖材キャン1との間には冷却パネル5が配設され、各増殖材キャン1の外側には中性子を増倍するベリリウムが充填されている。
【0026】増殖材キャン1の厚さは内部の状態を均一に保持するために比較的薄く形成され、各増殖材キャン1の間に配設される冷却パネル5は増殖材キャン1に近接して配設されているため増殖材キャン1は周囲との相対的距離、例えば図4における(A),(B)等が変化した場合には増殖材キャン1内の温度が大きく影響を受け、トリチウムの生産が不安定となり、極端な場合には熱応力によりペブルが破損する。このためブランケット容器3内における増殖材キャン1の3次元的位置は常に正確に保持することが要求される。
【0027】先ず図1に示すように、増殖材キャン1の外周面に支持部材2を取り付ける。支持部材2は熱の伝導が最小になるように出来るだけ断面積の小さいもの、例えばばね鋼等によって製作した針金状のものを使用し、特に増殖材キャン1と対面するブランケット容器3や冷却パネル5と当接する支持部材2の外側先端部は、当接部の接触面積が出来るだけ小さくなるように、例えば線または点に近い形状に形成する。
【0028】支持部材2の増殖材キャン1外周面への取り付け位置は・増殖材キャン1の外周面の面部・増殖材キャン1の外周面の稜部・増殖材キャン1の外周面の頂点等が考えられ、また支持部材2のブランケット容器3内面あるいは冷却パネル5外面への当接位置は、・ブランケット容器3内面あるいは冷却パネル5外面の面部・ブランケット容器3内面あるいは冷却パネル5外面の2つの面の交わる辺部・ブランケット容器3内面あるいは冷却パネル5外面の3つの面の交わる点等、いずれであってもよい。
【0029】増殖材キャン1内の温度および増殖材キャン1とブランケット容器3あるいは冷却パネル5との間の空間に充填されるベリリウム(Be)の温度が供用中に変化した際には、支持部材2の温度も変化する。そのため支持部材2の長さが変化し、ブランケット容器3等と増殖材キャン1との3次元的相対位置を正確に保持し得なくなる虞れがあるほか、ブランケット容器3あるいは冷却パネル5等の支持部材2の当接部に損傷を生ずる可能性がある。
【0030】その対策として、支持部材2自体を熱膨張を吸収し得る形状とするか、また支持部材2のブランケット容器3等への当接部の形状を図3(b) ,(c) に示すように、支持部材2が針金によって構成されている場合にはブランケット容器3等の面と平行に渦巻き状または多角形に形成し、支持部材2が板状である場合にはL字状に曲げた面がブランケット容器3等の面に当接するようにして形成して当接部の接触圧を低減させる構造とし、両者のいずれか一方或いは両方を併用することが好ましい。
【0031】支持部材2の形状は、上記の条件を満足するものであれば針金状、板状、円筒状等その形状にとらわれないことは勿論である。
【0032】増殖材キャン1に取り付ける支持部材2の数は、その形状或いは重量に基づいて定められるが、先ず底部は、ブランケット容器3内に配設された増殖材キャン1はその荷重の一部を内部に充填したベリリウム(Be)のペブル4によって支持されるため支持部材2によって増殖材キャン1の全荷重を支持させる必要はなく、また側面は増殖材キャン1の水平方向の位置を保持し得るだけの強度が得られれば十分であることにより、極めて少ない数の支持部材2によって保持させ得る。
【0033】増殖材キャン1への支持部材2の取り付け方法は、所要の強度が得られ、また熱の伝導を特に大きくするようなものでなければ、溶接或いはねじ止め等何であっても特に支障はない。
【0034】支持部材2を取り付けた増殖材キャン1をブランケット容器3内に配設する場合には、まずブランケット容器3内に配設する増殖材キャン1の所定の位置の増殖材キャン1の底面のレベルまで予めベリリウムのペブル4を注入し、次に増殖材キャン1を挿入して載置させる。
【0035】増殖材キャン1の周囲には増殖材キャン1をブランケット容器3内の所定の位置に正確に位置させる寸法を有する支持部材2が取り付けられており、また増殖材キャン1の荷重は先に充填されたベリリウムのペブル4と増殖材キャン1の底部に取り付けられた支持部材2とによって保持され、また増殖材キャン1の側部はそれぞれの面に取り付けられた支持部材2によって支持されることにより、増殖材キャン1はブランケット容器3内において極めて容易に所定の位置を維持し得る。
【0036】次いでブランケット容器3の上部開口部から、まず増殖材キャンの周囲に、そして最後にはその上部にベリリウムのペブル4を密に充填し、必要に応じてブランケット容器の上面に蓋を取り付けて、ブランケット容器3内への増殖材キャン1の配設を完了する。
【0037】上記実施の形態においては、ブランケット容器3および増殖材キャン1が長方形の場合を示したが、核融合炉におけるブランケット容器は円環状を有しているため、その中に収納する増殖材キャン1もそれに対応して複雑な形状を有している。しかしながら本発明に基づく支持部材は、上記のように支持部材の取り付け部が微小であり、かつ部材自体も個々には微小な部材からなることにより、ブランケット容器3および増殖材キャン1が複雑な形状からなる場合においても、極めて容易にそれに適合させて的確な支持を行わせることが可能になる。
【0038】
【発明の効果】このように本発明によれば上記実施の形態において説明したように下記に示す効果を奏する。
(1) 支持部材の断面積を熱の伝導を最小限に抑えた大きさとし、また支持部材の外容器内面側との当接部の面積を、支持部材が熱膨張した際にも損傷を生ずることのない必要最小限の大きさ(当接部の形状が点、線あるいは面のいずれであっても)とすることにより、位置を保持すべき内容器の温度を一定に保持することを容易にする。
【0039】(2) 支持部材を温度が変化した際にも熱膨張による支持部材の伸びを十分吸収し得る形状とすることにより、位置を保持すべき内容器の温度あるいは内容器と外容器との間の空間に充填される物質の温度が変化した際にも、それに基づいて外容器内における内容器の3次元的相対的位置が変化することを防止するとともに外容器内面が支持部材2によって損傷されるのを防止する。
【0040】(3) 支持部材2の外容器内面への当接部の形状を、できるだけ接触圧が低くなる形状にすることにより支持部材によって外容器内面が損傷されるという不具合が生ずることを防止し得る。
【0041】(4) 支持部材の断面が小さいことにより、容器内に固体からなる充填物を充填する際に、支持部材が障害となって充填物の注入を妨げることが少ない。
【0042】(5) 構造が簡潔であり、製作費が低廉であるほか、組み立て時の作業が容易になる。
【0043】(6) 支持部材の取り付け部が微小であり、かつ部材自体も個々には微小な部材からなることにより、容器あるいは内部に収納する固体の形状が複雑な場合においても、極めて容易にそれぞれの形状、位置に適合させて的確な支持を行わせることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す、支持部材を取り付けた増殖材キャンの斜視外観図である。
【図2】本発明の実施の形態を示し、支持部材を取り付けた増殖材キャンを容器内に収納した状態のブランケット容器と増殖材キャンの断面図である。
【図3】本発明の実施の形態を示し、支持部材の形状の例を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態を示し、ブランケット容器内に配設された増殖材キャンの状態を示す図である。
【図5】核融合炉のブランケット容器の断面を説明する図である。
【図6】従来技術の例を示す図である。
【符号の説明】
1 増殖材キャン
2 支持部材
3 ブランケット容器
4 Be(ベリリウム)のペブル
5 冷却パネル
6 冷却水路
7 Li2 O(リチウム)のペブル
10 プラズマ
51 増殖材キャン
52 Li2 O(酸化リチウム)のペブル
53 蓋
54 ブランケット容器
55 Be(ベリリウム)のペブル
56 溶接部

【特許請求の範囲】
【請求項1】 密閉構造の外容器の中に内容器を3次元的に所定の位置に保持して収納する場合の内容器の保持構造であって、外容器と内容器との間の空間に、保持させる内容器の嵩比重と近似の比重を有する物質が充填され、内容器内の温度および外容器と内容器との間の空間に充填される物質の温度が使用中に変化し、外容器と内容器との間の熱の伝導を最小限に抑える必要があり、かつ外容器と内容器との間の空間に充填される物質が固体である場合において、内容器の外面から外容器の内面に至る長さを有し、熱膨張を吸収し得る形状を有し、内容器の位置を保持するのに必要な最小の強度が得られる断面積を有する支持部材を内容器外面に取り付けることを特徴とする密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【請求項2】 支持部材の外容器内面への当接部の形状が点状である請求項1記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【請求項3】 支持部材の外容器内面への当接部の形状が線状である請求項1記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【請求項4】 支持部材の外容器内面への当接部の形状が面状である請求項1記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【請求項5】 支持部材の内容器外面への取り付け部が内容器外面の面部である請求項1〜4のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【請求項6】 支持部材の内容器外面への取り付け部が内容器外面の稜部である請求項1〜4のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【請求項7】 支持部材の内容器外面への取り付け部が内容器外面の頂点である請求項1〜4のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【請求項8】 支持部材の外容器内面への当接部が外容器内面の面部である請求項1〜7のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【請求項9】 支持部材の外容器内面への当接部が外容器内面の2つの面の交わる辺部である請求項1〜7のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【請求項10】 支持部材の外容器内面への当接部が外容器内面の3つの辺交わる点である請求項1〜7のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【請求項11】 密閉構造の外容器が核融合炉ブランケットであり、内部に納する内容器が増殖材キャンである請求項1〜10のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。
【請求項12】 支持部材が熱膨張吸収部を形成した針金である請求項1〜11のいずれか1項に記載の密閉構造の外容器内に収納する内容器の3次元位置保持構造。

【図3】
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【図1】
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【図2】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開平9−329679
【公開日】平成9年(1997)12月22日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平8−144514
【出願日】平成8年(1996)6月6日
【出願人】(000000974)川崎重工業株式会社 (1,710)