JP2019509472A - 核融合炉室内部の要素の原子炉容器への電気的接続 - Google Patents

Abstract

本発明は、熱核融合の分野に関し、原子炉室の内部要素を核融合炉の真空容器に電気的に接続するための装置において使用され得る。原子炉室内部要素を核融合炉の真空容器に電気接続するための本発明の装置は、様々な方向に向けられた面部分を有する層状の導電性要素を備え、当該要素はフランジ間に積み重ねられている。前記装置は一体型のユニットとして作製され、輪郭付けられたスロットが、当該スロット間の連結壁部を有して形成されている。前記連結壁部は、導電性要素を構成しており、厚さが増大されたプロファイルセクションを、前記様々な方向に向けられた面部分間、前記一体型ユニットの末端部に設けられた前記フランジへの遷移領域に有する。本発明の技術的効果は、導電性要素の要素からフランジへの遷移領域と、要素の様々な方向に向けられた（屈曲点における）面部の間とにおける、周期的強度の増大である。本発明はまた、導電性要素が類似の技術的特性を有することも提供する。

Description

本発明は、熱核融合の分野に関し、原子炉室（リアクターチャンバー）の内部要素を核融合炉（核融合リアクター）の真空容器に電気的に接続するための装置において使用され得る。

原子炉室の内部要素を核融合炉の真空容器に電気的に接続するための装置が公知である。この装置は、様々な方向に向けられた面部分を有する、フランジ間に積み重ねられた導電性要素を備えている。公知の装置の導電性要素は、溶接又はろう付けシームにより密閉されたスロット付きキャビティを有する平坦な管を含む（２０１２年１０月７日に公開された、国際特許分類Ｇ２１Ｂｌ／１７の特許文献１）。

公知の装置は、原子炉室内部要素と原子炉の真空容器との電気接続が、原子炉動作中に発生する交互のポンデロモーティブ力及び熱勾配の下で断絶される可能性があるという欠点を有する。これは、導電性要素の周期的強度（繰り返し強度）に限界があることに起因し、それは、導電性要素とフランジ部との間の接続点、及び、様々な方向に向けられた導電性要素の表面部分の遷移領域における局所的な変形範囲群（クラスター）によるものである。

本質的な特徴に関して本発明に最も近い類似物は、様々な方向に向けられた表面部分を有する層状の導電性要素（要素はフランジの間に積み重ねられている）を備えた装置である（非特許文献１）。

公知の装置は、多数の別々の部品（例えば、２つのフランジと２つのＵ字状ストラップ）から構成されている。これらの部品の各々が、層状の導電性要素である。ストラップは、一方が他側の内側に包囲されており、従って、単一のＵ字状パッケージを形成している。前記装置の別々の部品は、原子炉動作中に導電性要素に作用する電磁力の補償のために高精度で製造及び組立されるべきである。外側ストラップと内側ストラップとの間の接合抵抗により、電流は、主に外側ストラップを通って流れ、その結果、外側ストラップにおいて負荷が増大して、装置全体の出力容量が低減する。また、原子炉の動作中に、導電性要素のフランジ部への接続点、及び、導電性要素の様々な向きの面の遷移領域において、大きい変形範囲が生じ、これにより、導電性要素の亀裂又は破損が生じ得る。

公知の装置は、原子炉室内部要素と原子炉の真空容器との電気接続が、原子炉の動作中に発生する交互のポンデロモーティブ力及び熱勾配の下で遮断される可能性があるという欠点を有する。これは、導電性要素の周期的強度に限界があることに起因し、それは、導電性要素のフランジ部への接続点と、様々な方向（互いに異なる複数の方向）に向けられた導電性要素の表面部分の遷移領域とにおける、局所的な変形群によるものである。さらに、公知の装置は、製造される部品及びそれらの組立の精度を確保することが、嵌合間隙（フィッティングギャップ）を最小レベルに維持しなければならないことにより、非常に困難であるという欠点を有する。

ロシア特許第１１８１００号明細書

国際原子力機関（ＩＡＥＡ）（ウィーン）２００２年、ＩＴＥＲ・ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ・ＢＡＳＩＳ（イーター・テクニカル・ベーシス）、イーターＥＤＡ文献集第２４号、（プラント説明文書、第２．３章１０頁、２．３．４．３「電気的接続」、図２．３．４−４（「電気接続の１ストラップ」））

本発明の目的は、原子炉室の内部要素を核融合炉の真空容器に電気的に接続するための装置であって、原子炉室内部要素と核融合炉の真空容器との電気接続の確実性を高めることができ、それにより、核融合炉全体の確実な動作を得ることができる装置を提供することである。

本発明の技術的効果は、導電性要素からフランジへの遷移領域と、前記要素の様々な方向に向けられた（屈曲点における）面部分間とにおける、導電性要素の周期的強度（繰り返し強度）の増大である。また、前記導電性要素の仕様の類似性も提供する。

上記の技術的効果は、上述の、原子炉室内部要素を核融合炉の真空容器に電気的に接続するために設計された公知の装置を改変することにより達成される。本発明の装置は、様々な方向に向けられた面部分を有する層状の導電性要素を備えている。前記要素はフランジ間に積み重ねられる。本発明によれば、この装置は一体型ユニットとして作製され、当該ユニットは、輪郭付けられたスロット(profiled slot)を有し、当該スロット間に連結壁部を有する。前記連結壁部が前記導電性要素を構成しており、厚さが増大されたプロファイルセクションを、様々な方向に向けられた面部分間と、前記一体型ユニットの末端部に設けられた前記フランジへの遷移領域とに有する。

また、本発明による装置は、高導電性合金から構成された単一のブランク部を、放電加工又は水性研磨処理することにより作製される。

前記装置を単一のブランク部から一体的なユニットとして製造することにより、前記導電性要素の類似の技術的特性が保証され、製造及び制御操作を最小限にでき、これにより、前記装置及び原子炉全体の確実性の向上に加えて、前記装置の製造コストを低減できる。前記導電性要素を、変形最大点（フランジへの遷移領域、及び、様々な方向に向けられた面部分間）において厚さが増大されたプロファイルを有する連結壁部の形態で一体的に作製することにより、前記導電性要素の所定のレベルの周期的強度が、予め決められた柔軟性を有して、且つ最小寸法にて保証され、これにより、装置全体の動作寿命が延長され、すなわち、前記原子炉室内部要素と前記核融合炉の真空容器との電気接続の確実性が高められる。前記一体型ユニットの末端部（前記装置の前記フランジである）は、均一な接触面を有し、これが、前記原子炉室内部要素と前記核融合炉の真空容器との接触ゾーンにおける電気抵抗を著しく低減する。こうして、これらのゾーンが電流（特に、極値における）により加熱されることを低減し、また、前記原子炉室内部要素と前記核融合炉の真空容器との電気接続のための前記装置の動作寿命の延長を補助する。

本開示の本質は、以下の詳細な説明を、添付図面を参照しつつ読むことにより、より良好に理解されるであろう。

本発明による、核融合炉の真空容器に原子炉室の内部要素を電気的に接続するための装置の等角図である。 本発明による、核融合炉の真空容器に原子炉室の内部要素を電気的に接続するための装置の側方断面図である。 本発明による、図１及び図２に示した装置の上面図である。

本発明の好ましい実施形態を以下に記載する。原子炉室の内部要素を核融合炉の真空容器に電気的に接続するための装置が、２つのフランジ１，２と、複数の層状の導電性要素３とを備えている。導電性要素３は、様々な方向（互いに異なる方向）に向けられた面から成る部分を有する。導電性要素３は、フランジ間に積み重ねられている。装置は、一体型のユニットとして、高導電性合金（例えば、銅又は１％のクロム銅合金）の単一のブランク部から作製されている。一体型ユニットの中央セクションには、輪郭付けられた（形状が決定された）スロットが、放電加工、又は、水性研磨処理を用いて形成されている。スロット間の連結壁部が一体型ユニットの末端部を連結している。連結壁部が導電性要素を構成し、一体型ユニットの末端部は、それぞれ、フランジ１，２を含む。連結壁部は波形状であり、最大変形点（フランジ１への遷移部及びフランジ２への遷移部、並びに、様々な方向（異なる方向）に向けられた面部分間）において厚さが増大されたプロファイルセクションを有する。壁部の個数及び形状を、装置の柔軟性及び電流負荷容量の所望の値に応じて変化させ得る。装置は、フランジ２を介して原子炉室内部部品４に固定され、且つ、フランジ１を介して真空容器５に固定されている。

装置は、以下のように動作される。

プラズマ電流がブレークダウンするとき、装置内にポンデロモーティブ力を生じる大電流を、融合原子炉室の内部部品４からタンク５に迂回させる必要がある。電流は、原子炉室の内部部品４から装置に、フランジ２を通って流れ、次いで、フランジ１に、装置を介して導電性要素３（連結壁部）を通って流れる。電流は、装置から、核融合炉の真空容器５に、フランジ１を通って流れる。

１ フランジ
２ フランジ
３ 導電性要素
４ 原子炉室の内部部品
５ 真空容器

Claims (4)

1. 核融合炉の真空容器に原子炉室の内部要素を電気的に接続するための装置であって、互いに異なる方向に向けられた面部分を有する層状の複数の導電性要素を備え、当該要素がフランジ間に配置される前記装置において、前記装置が一体型のユニットとして作製され、当該ユニットにおいて、形状が規定された複数のスロットが、当該スロットの間に連結壁部を有して形成され、前記連結壁部が、前記導電性要素を構成しており、且つ、厚さが増大されたプロファイルセクションを、前記互いに異なる方向に向けられた面部分間と、前記一体型ユニットの末端部に設けられた前記フランジへの遷移領域とに有することを特徴とする、前記装置。
2. 前記装置が高導電性合金の単一のブランク部から作製されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記装置が放電加工により作製されることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記装置が水性研磨処理を用いて作製されることを特徴とする、請求項２に記載の装置。

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