JPH04175693A

JPH04175693A - 核融合炉の真空排気系及びそのクライオポンプ

Info

Publication number: JPH04175693A
Application number: JP2301116A
Authority: JP
Inventors: Shigetada Kobayashi; 重忠小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-08
Filing date: 1990-11-08
Publication date: 1992-06-23
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: JP2856892B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は核融合炉の燃料循環系における炉心からのプラ
ズマ排気処理に使用される核融合炉の真空排気系及びそ
のクライオポンプに関する。

（従来の技術）第４図は核融合炉の燃料循環系の一例を示している。す
なわち、炉心のプラズマ真空容器１における核融合反応
では、燃料注入系２から供給される重水素、トリチウム
がほぼ半々の割合になっている燃料の全量が反応するわ
けではなく、燃焼する割合は、注入量に対し高々ｌＯ％
である。反応生成物のヘリウムや、プラズマ真空容器１
の炉壁等から出てくる炭素化合物、窒素化合物、酸素化
合物等の不純物と共に未燃焼の燃料は、真空排気系３に
より排気され、燃料精製系４に送られる。燃料精製系４
において反応生成物のヘリウムや混入不純物は除去され
るが、若干の軽水素は燃料ガスと共にとどまる。この水
素同位体混合ガスである燃料ガスは、同位体分離系５に
送られ、各同位体刑に分離され、燃料貯蔵系６に貯蔵さ
れ再び燃料注入系２から炉心に燃料として供給される。

これら燃料循環系内の符号２〜６で示した多糸は、各々
多数のコンポーネントを含む処理システムを構成する。

なお、図中符号７は中性ビーム注入系、８はトリチウム
回収系、９は一次冷却系をそれぞれ示している。

第７図及び第８図はそれぞれ従来の核融合炉真空排気系
３ａ、３ｂの系統図を示している。

第７図に示す真空排気系３ａは炉心の真空容器１からゲ
ートバルブＩＯを介してターボ分子ポンプ１３、中間バ
ルブ１７．スパイラルブースタポンプ１４及び２基のメ
タルベローズポンプ１５が順次接続されている。また、
ゲートバルブＩＯと中間バルブ１７との間にはバイパス
バルブ１８を有するバイパスライン１９が設けられてい
る。

第８図に示した真空排気系３ｂにおいては第７図におけ
る真空排気系３ａのゲートバルブ１０とターボ分子ポン
プ１３との間に複合クライオポンプ１１を介在させたも
のにある。すなわち、炉心のプラズマ真空容器１のプラ
ズマ排ガスはゲートバルブ１０を経て複合クライオポン
プ１１で排気される。複合クライオポンプＩｆ、　ｌｌ
ａは前述のようにバッチ方式でガスを吸引するので、使
用している最中は出口側バルブ１２が閉じられている。

設計によって定められた使用時間を経た後、ゲートバル
ブ１０を閉じ、閉じられていた予備機側ゲートバルブｌ
Ｏａを開き、予備機の複合クライオポンプｌｌａに切り
替えられる。その際予備機出口バルブ１２ａは閉じられ
る。複合クライオポンプＩｆ、　ｌｌａは直ちに出口バ
ルブ１２．１２ａを開き再生をする。

なお、符号１０ａ、　Ｉｌａ、　１２ａは予備機を示し
待機中のものである。

出口バルブ１２の下流側にはメインバルブ１６．ターボ
分子ポンプ！３．中間バルブ１７．スパイラルブースタ
ポンプ１４及び二基のメタルベローズポンプ１５が直列
接続されており、また、出口バルブＩ２の下流側と中間
バルブ１７との間にはバイパス弁１８を有するバイパス
ライン１９が設けられている。

第９図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ第８図に示した真空
排気系３ｂの主排気ポンプとして使われる複合クライオ
ポンプの例を示している。すなわち、胴本体２０の上下
両端部に入口２Ｉ及び出口２４がそれぞれ設けられ、入
口２１から流入するプラズマ排気ガスは、まず胴本体２
０内に設置され、液体ヘリウム冷媒で４Ｋに冷却されて
いる凝縮シェブロン２２に触れ、ヘリウム以外の全ての
ガスが凝縮トラップされる。残ったヘリウムは、同様に
胴本体２０内に設置され、やはり液体ヘリウム冷媒で４
Ｋに冷却されている吸着剤パネル２３に吸着トラップさ
れる。この吸着剤はモレキュラーシーブや活性炭が使わ
れる。このような方式であるので、運転中、出口２４側
はバルブで閉じられている。この場合、凝縮シェブロン
２２及び吸着剤パネル２３にトラップされるガス量には
限界があり飽和状態に達する。飽和した複合クライオポ
ンプは再使用するために再生運転をする。再生運転では
、入口２１側のバルブを閉じ、出口２４側のバルブを開
く。凝縮シェブロン２２及び吸着剤パネル２３では、液
体ヘリウム冷媒を抜き、ヒーター等で昇温しで蒸発させ
る。

蒸発したガスは、出口側からターボ分子ポンプ１３等の
他のポンプで排出される。

再生運転では蒸発するガスを排気するので、複合クライ
オポンプＩ１．　Ｉｌａの出口弁１２．１２ａの下流に
再生用の真空ポンプが多段に設置されている。

この例では第５図に示したようにターボ分子ポンプ１３
、次にスパイラルブースタポンプ１４、最後にメタルベ
ローズポンプ１５が２段に設置されている。

排気されたガスは、下流の燃料精製系４で精製処理され
る。

第１０図は核融合炉の真空排気系に接続される燃料精製
系４を示す系統構成図である。すなわち、真空排気系３
ａ、３ｂから送られてくるプラズマ排出ガスは貯蔵タン
クＩに一旦貯留し、後述する固体電解質電解セルａから
送られてくる再生ガスと混合し、流量変動の調整を行う
。

また、このタンクＩに緊急時に発生した際の系内ガスを
貯蔵する水素吸蔵・金属合金ゲッターｂのラインを接続
する。本タンクＩに一旦貯留されたガスは次に移送ポン
プＣによりＰｂ合金膜透過器ｄに移送される。

移送ポンプＣで送られてきたガスはＰｂ合金膜透過器ｄ
により、水素ガスとその他の不純物ガスとに分離される
。透過器ｄは３００℃で運転するためトリチウム漏洩対
策を施した構造になっている。

精製された水素ガスは真空ポンプｅで１．０ｔｏｒｒの
圧力で吸引を行い貯蔵タンク■に送られる。透過器ｄか
らの不純物ガスは貯蔵タンク■に移送される。なお、こ
の不純物ガスの組成には未分離の水素ガスが若干（全水
素ガスの約０．３％）残存する。

Ｐｂ合金膜透過器ｄから送られてきた不純物ガスは貯蔵
タンク■で一旦貯留し、触媒反応器ｆで不純物を酸化す
るために必要な酸素と稀釈ガスのＨｅと混合する。混合
後移送ポンプｇにより触媒反応器ｆに移す。触媒反応器
ｆの反応効率を上げるため酸素は大過剰に、Ｈｅ量は水
素の爆発限界以下の濃度になるよう調節する。

触媒反応器ｆは２段からなり、移送されてきた不純物ガ
スのうち水素とアンモニアか温度１５０°Ｃの第１段目
の貴金属触媒を充填した反応で水分と窒素に酸化される
。温度５５０℃の第２段目でメタンが酸化され水分と炭
酸ガスに変化する。

触媒反応器ｆを８たガスは冷却器りで室温迄冷却されコ
ールドトラップｉに移送される。コールドトラップｉは
一７８℃に温度制御され水分を凝固・除去する。その他
のガスは廃ガス処理系へ移行する。コールドトラップｌ
は２基が交互に運転され、一方がトラップしている間他
方は約１００℃の加熱Ｈｅで凝固したトリチウム水を気
化させる。

このトリチウムの切り替えは一定時間毎に行い、不要な
トリチウムインベントリ−の増加を防ぐ。

ヘリウム（Ｈｅ）で気化されたコールドトラップｉのト
リチウム水は貯蔵タンク■に送られ、ここで脈動と組成
の平準化を行い移送ポンプｊて固体電解質電解セル２６
に送られる。

貯蔵タンク■から送られた再生ガスは予熱器にで加熱さ
れ固体電解質電解セルａに送られる。電解セルａはイツ
トリア安定化ジルコニア等の固体電解質の多管から構成
され、トリチウム水蒸気は気相電解され水素ガスと酸素
ガスに分離される。

酸素ガスは廃ガス処理系へ送られ、水素ガスはキャリア
ーのＨｅと共に冷却器ｌを経て移送ポンプｍにより貯蔵
タンクＩに送られプラズマ排ガスと混合される。

なお、第８図中、バイパス弁１８のバイパスライン１９
は荒引きでターボ分子ポンプ１３をバイパスさせるため
のラインである。

真空排気系３の主排気ポンプとしては、複合クライオポ
ンプ８の他、ターボ分子ポンプ１３が直接使われる場合
もある。

（発明が解決しようとする課題）核融合炉で燃料として使用されるトリチウムは、必ずし
も危険な物質ではないが、放射性なので一箇所に多量に
集中しない方が望ましい。その観点からは、真空排気系
の主排気ポンプのトリチウムインベントリ−は小さい方
か良く、その点ターボ分子ポンプ１３であれば排気を送
り出すだけであるからそのポンプ内に溜ることはない。

しかしながら、主排気ポンプが設置される炉心近くは磁
場が強力で金属製の従来品では使用不可能であり、セラ
ミックス製の改良品が望まれる。

このタイプには次のような欠点がある。すなわち、複合
クライオポンプ１１．　Ｉｌａに比較し容量か一桁位小
さく、必要容量を確保するには、台数が１０倍以上にな
るので、設置に必要なスペースも広くなること。また、
容量当りのコストが複合クライオポンプ１１．　ｌｌａ
の１０倍以上になり、経済性も良くないことがある。さ
らに、動的な回転機器であることから、故障ポテンシャ
ルの面でも好ましくなく、セラミックス製のポンプであ
れば、製作加工技術も高いものが要求される。従って、
コストとスペースの両面で欠点をもつタイプである。な
お、金属製のポンプでは、磁気シールドを設置すること
によって対処はできるとしても、スペースは１台当りよ
り大きくなることは云うまでもない。

複合クライオポンプＩＩ、　ｌｌａはトリチウムインベ
ントリ−はターボ分子ポンプ１３に比較し大きくなるが
、コストの面でも、スペースの面でも優れている。従っ
て、トリチウムインベントリ−の点が目立った欠点とも
云える。これはバッチ処理するタイプであり、排気をポ
ンプ内に溜め込むタイプであるからである。また、それ
に伴い、再生工程が必要になり、通常運転時の低い温度
から再生時の高い温度に切り替える等、熱的な扱いの面
で無駄を生ずる。この場合、プラズマ真空容器から排気
すべき燃料同位体ガスの中には沸点・融点が高いガスか
ら低いガスまで雑多である。すなわち、トリチウム、重
水素の酸化物であれば水蒸気であり、沸点１００℃、融
点０℃である。また、窒素化合物であればアンモニアで
あり、沸点−３３，４℃。

融点−７７，７℃である。更に、炭素化合物のメタンは
沸点−１６１，５℃、融点−１８２，５℃である。これ
にトリチウム、重水素という水素同位体ガスが加わるが
、その沸点は−２５２，７℃、融点は−２５９，１℃で
ある。複合クライオポンプの凝縮シェブロンには、−度
にこれら全ての成分かトラップされるので、再生時には
、この最も高い沸点のガス成分に合わせれば、運転中の
４Ｋから常温まで昇温する必要があり、その温度差は３
００℃以上にもなる。

これは熱効率上の欠点である。すなわち、常温まで昇温
されたポンプを４Ｋまで冷却するには多量の冷媒と時間
を要し、また折角冷却されている機械を常温まで加温す
るのは無駄が多いからである。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、核
融合炉のプラズマ真空容器から排出する排ガスの主要ガ
ス成分であるトリチウム等の燃料同位体ガスをバッチ式
でなく連続的に処理でき、トリチウムインベントリ−の
小さい、また熱効率の面でも改良された核融合炉の真空
排気系及びそのクライオポンプを提供することにある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）第１の発明はプラズマ真空容器のガス排出側にゲートバ
ルブを介して不純物除去装置を接続し、この不純物除去
装置の出口側に出口弁を介してクライオポンプを接続し
、このクライオポンプで液化した燃料を燃料精製系に移
送する燃料移送ラインを設け、前記クライオポンプの排
ガスラインに真空ポンプラインを設け、この真空ポンプ
ラインの排気ラインにトリチウムモニタを設けると共に
トリチウムモニタの出口側ラインを二方に分岐して一方
の分岐管にトリチウム燃料移送管を設け、他方の分岐管
に大気放出用バルブを介して大気放出管を設けてなるこ
とを特徴とする。

第２の発明はプラズマ真空容器から排気される燃料同位
体ガスを流入出する入口及び出口を有する胴本体内に凝
縮シェブロンを設け、この凝縮シェブロンで前記燃料同
位体ガスが液化凝縮された液体を前記胴本体外に流出す
るためのファネル及び流出管を設けてなることを特徴と
する。

（作　用）核融合炉の真空排気系及びクライオポンプにおいては、
胴体内の凝縮シェブロンで排気対象の燃料同位体ガスを
凝固させることなく液化凝縮させる。液化凝縮された液
体はファネル及び流出管を通って胴体外へ流出する。ま
た、凝縮シェブロンで液体が凝固されたとしてもポンプ
を運転させた状態のまま凝固物を取り除くことができる
。そのため、バッチ処理でなく連続的に排ガスを処理す
ることができる。また、この液化凝縮物あるいは取り除
かれた凝固物をポンプ外へ連続排出させることができる
ため、トリチウムインベントリ−が小さく、また再生運
転工程が不要となり、熱効率の面でも大幅な改善が得ら
れる。

なお、クライオポンプの前段に不純物除去装置を設ける
ことによって、クライオポンプ内には高沸点不純物が流
入してくることがなく、従ってクライオ面で凝縮あるい
は凝固するのは燃料トリチウム同位体のみであり、クラ
イオポンプの出口で燃料ガス成分とその他の不純物が分
離されるので、その系統間取合いの部分において簡略化
・合理化が図られ、トータルとして経済的でコンパクト
化を図ることができる。

（実施例）第１図を参照しなから本発明に係る核融合炉の真空排気
系の一実施例を説明する。

第１図中符号１はプラズマ真空容器を示しており、この
真空容器１の排気系側はａ、　　ｂ二系統で示すゲート
バルブｌＯａ　、　ＩＯｂの入口側に接続されている。

なお、ｂ系統は予備機であり、ａ系統が運転中は待機し
ている。ゲートバルブｌＯａ、　ＩＯｂにはそれぞれ不
純物除去装置３１ａ、　３１ｂが接続され、この不純物
除去装置３１　ａ　、　３）　ｂの出口側には出口弁３
２ａ、　３２ｂが接続され、出口弁３２ａ、３２ｂの流
出側はクライオポンプ１１に接続されている。

不純物除去装置３１ａ、　３１ｂには再生ガス流出管３
３から流入する流入管３４がバルブ３５ａ、　３５ｂを
介して接続されている。また、不純物除去装置３）ａ。

３１ｂはバルブ３６ａ、　３６ｂを介して連通管３７が
接続されている。連通管３７は燃料精製系に接続する移
送管３８が接続されている。クライオポンプ１１で冷却
されて液化した液体はバルブ３９を介して供給管４０を
通って同位体分離系に送られる。クライオポンプ１１の
排気出口側はターボ分子ポンプ：３．スパイラルブース
タポンプ１４及びメタルへローズポンプ１５が順次接続
されている。メタルベローズポンプ１５の出口側配管４
Ｉにはトリチウムモニタ４２が設けられている。このト
リチウムモニタ４２より下流側は二方に分岐され、一方
の配管にはトリチウム燃料系配管４３が電磁弁４４を介
して接続され、他方の配管には大気放出用バルブ４５を
介して大気放出管４Ｇが接続している。トリチウムモニ
タ４２の信号は電磁弁４４及び大気放出用バルブ４５に
送られる。

しかして、上記実施例の真空排気システムにおいてプラ
ズマ真空容器１からａた排気はゲートバルブ７ａを経て
、例えば低温吸着塔のような不純物除去装置３１ａに入
り、トリチウム、重水素、軽水素、及びヘリウム以外の
不純物が除去される。

この不純物除去装（ｔ３１ａは不純物が蓄積するバッチ
処理タイプのものであっても、蓄積する不純物のトリチ
ウム量は小さいので従来の複合クライオポンプに比較す
れば、熱的にも安全上も操作上も大変取り扱い易い装置
である。この装置がバッチ式タイプであれば、飽和時は
ｂ系統で示した予備機に切り替えて再生操作を行うが、
従来のクライオポンプと比べ、再生操作やその後の予冷
操作もはるかに簡単である。余分な不純物が除去された
燃料同位体ガスと除去されずに残存しているヘリウムは
クライオポンプ１１に流入して、分離される。

すなわち、燃料のトリチウム同位体ガスはこのクライオ
ポンプ１１内で凝縮あるいは一時的に凝固して供給管４
０内を通り、同位体分離系に直接導かれる。また、ヘリ
ウムはクライオポンプ１１の下流側に続くターボ分子ポ
ンプ１３．スパイラルブースタポンプ１４．メタルベロ
ーズポンプ１５等によって排気され、燃料精製系に導か
れる。このヘリウム中にはクライオポンプ１１で除去し
きれなかった燃料同位体ガスも微量含まれるが、安全上
問題にならない程度の微量であれば、直接大気放出する
こともできる。その場合は、例えばクライオポンプ１１
の下流にある一連のバックアップポンプ類の８口（図で
はメタルベローズポンプ１５の出口）にトリチウムモニ
タ４２を取り付け、排ガスの含有トリチウム量をチエツ
クし、許容量以下であれば大気放出用バルブ４５を開く
。しかし、許容量を越えているなら、大気放出用バルブ
４５は閉し、燃料精製系への電磁弁４４を開き、燃料精
製系に導き処理する。

なお、前述の不純物除去装置３１’ａは再生ガス中に燃
料同位体ガスを含んでいるのでこれは必ず燃料精製系で
処理する。その場合は次のようにする。

今、ａ系統を運転していて飽和に達したところであると
する。バルブ７ａとバルブ３２ａを閉じ、それまで閉じ
られていたゲートバルブ７ｂとバルブ３２ｂとを開く。

これによって、不純物除去装置３１ｂが運転に入る。な
お、その際再生ラインのバルブつまりバルブ３１ｂ、バ
ルブ３６ｂを閉じておく。

系統が閉じられた不純物除去装置３１ａは、バルブ３５
ａ、バルブ３６ａを開き再生ラインを使って暖機し、ト
ラップされている不純物を脱着させ、燃料精製系へ導く
。このようにして再生された不純物除去装置３１ａは不
純物除去装置３１ｂが飽和に達するまで待機させておく
。なお、飽和に達したか否かの判断は予め設計の段階で
運転サイクル時間として設定しておく。

以上のようにすることによって、真空排気系からの排ガ
スの大半を占める燃料同位体ガスが直接同位体分離系に
流入されるので、燃料精製系の容量は従来の系統より一
桁小型化できコンパクト化が図れ、コストも小さく、取
扱い上も簡略化される。

第２図（ａ）及び（ｂ）を参照しながら本発明に係るク
ライオポンプの第１の実施例を説明する。

すなわち、第２図（ａ）は胴本体２０の入口２１が上端
部に、同図（ｂ）は入口２１が下端部にそれぞれ設けら
れ、また（ａ）では凝縮シェブロン２５が垂直方向に、
（ｂ）では水平方向に設けられている。

凝縮シェブロン２５の下部には（ａ）及び（ｂ）共にフ
ァネル２６が設けられており、ファネル２６の下部には
胴本体２０の下部から突出した流出管２７が接続されて
いる。

この実施例のクライオポンプではヘリウム冷媒は液化温
度の４Ｋには設定せず、燃料の水素同位体ガスが液化凝
縮する一２５２℃以下の温度に設定する。燃料ガス成分
とヘリウム以外の不純物はクライオポンプの上流で除去
されており、クライオポンプ内では燃料成分のトリチウ
ム等水素同位体ガスが、凝縮シェブロン２５で液化され
ファネル２Ｇを通って流出管２７から同位体分離系へ送
られる。

一方、クライオポンプに流入したヘリウム成分は、凝縮
シェブロンを通過し出口から下流のターボ分子ポンプ等
により排気され燃料精製系に送られる。

この場合、通常の複合クライオポンプのように吸着剤パ
ネルは取り付けられていない。

上記構成の本実施例によれば、凝縮成分のみならず、入
口から供給されるガスの全成分がクライオポンプ内に溜
ることなく連続的に排出されるので、バッチ運転をしな
くても連続的にガスを送り出すことができる。また、ト
リチウムインベントリ−も増えず、ターボ分子ポンプの
場合と同様に低いインベントリ−か期待できる。さらに
、再生工程が不要であるので、熱利用効率上好ましい。

次に本発明のクライオポンプについて第２の実施例を第
３図により説明する。本実施例では、前述の第１の実施
例と同様に吸着剤パネルは取り付けてないが、凝縮シェ
ブロンのヘリウム冷媒は通常の複合クライオポンプと同
様４Ｋに設定する。

燃料の水素同位体ガスは凝縮シェブロン上に凝固し、ト
ラップされる。凝固した氷は適宜マイクロ波あるいはレ
ーザービーム２８等で、局所的に加熱して解かし取る。

解は落ちた氷の破片は、ファネル２６で受け、次工程の
同位体分離系へ送られる。

一方、クライオポンプに流入したヘリウム成分は凝縮シ
ェブロン２５を通過し、出口から下流のターボ分子ポン
プ等により排気され燃料精製系に送られる。

以上のように構成することにより、前記第１の実施例と
比較すれば、トリチウムインベントリ−は多少増えるが
、バッチ式に運転しな（でも連続的に処理することがで
きる。また、再生工程が不要であるので、熱利用上も良
好である。

次に本発明のクライオポンプについての第３の実施例を
第４図により説明する。本実施例では、第３図に示した
第２の実施例と同様で、異なる点は凝固した氷の剥がし
方として、氷を機械的に削り取る器具を設けたことにあ
る。すなわち、クライオポンプの凝縮シェブロン２５内
に氷の削り取り器３０を設けている。削り取り器３０で
剥がれ落ちた氷の破片の後処理方法等は第２の実施例と
同様に行えばよい。

次に第５図を参照しながら本発明の真空排気系に接続す
る燃料精製系を第４の実施例として説明する。

なお、この実施例においては前述した第１０図と同一部
分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する
。

すなわち、この実施例では第１０図で説明した従来例か
ら、金属ゲッターｂ、貯蔵タンクエ、移送ポンプＣ，パ
ラジウム合金膜透過器ｄを削除したことにあり、他の部
分は従来例とほぼ同様である。

この燃料精製系は第１図で説明した真空排気系のアウト
プットのラインと次のように接続する。すなわち、真空
排気系から燃料精製系へ導かれるラインは貯蔵タンク■
へ接続し、同位体分離系へ直接接続するラインは冷却器
を経て真空ポンプｅに接続する。燃料精製系の固体電解
質電解セルａの下流の移送ポンプｍの出口は水素同位体
の混合ガスであるので同位体分離系のラインの真空ポン
プｅに冷却器を経て接続する。

しかして、本実施例の燃料精製系によれば、真空排気系
の全アウトプットを負担せずに、大部分は直接同位体分
離系に送り込むので、燃料精製系の容量が小さくて済み
、コンパクト化・コスト低減が図れ、取扱い上も簡略化
される。

なお、本発明の実施態様を要約すれば下記の通りである
。

（１）核融合炉真空排気系用クライオポンプにおいて、
炉心プラズマ排気の際に、機器内のクライオ面で燃料同
位体ガスを凝固させることなく、液化凝縮させることに
よりバッチ方式を採らずに連続処理できること。

（２）前記クライオポンプにおいて、炉心プラズマ排気
の際に、機器内のクライオ面に凝固している燃料同位体
はポンプを運転させた状態で取り除くことによりバッチ
方式を採らすに連続処理できること。

（３）前記クライオポンプにおいて、クライオ面にトラ
ップされている凝固物を、自動的に削り取る機器を内蔵
させることにより取り除くこと。

（４）前記クライオポンプにおいて、クライオ面にトラ
ップされている凝固物を、マイクロ波あるいはレーザー
ビーム等で局所加熱させて凝縮層を剥がし取るシステム
を付加させることにより取り除くこと。

（５）前記クライオポンプにおいて液化凝縮した燃料の
ポンプ外へ連続排出できるシステムを付加すること。

（６）前記クライオポンプにおいて取り除かれた燃料凝
固物のポンプ外への連続排出をするシステムを付加させ
ること。

（７）核融合炉真空排気系において、クライオポンプま
たは既往の複合クライオポンプ等を設置する際、その前
段に不純物除去装置を置くこと。

（８）前記真空排気系において、不純物除去をバッチ式
で行うために、不純物除去装置に予備機を置き交代で運
転させること。

（９）前記真空排気系において、不純物除去装置を再生
する際発生する再生不純物ガスを、主排気ポンプに通さ
ず直接燃料精製系へ送り、処理させること。

（１０）前記真空排気系を含む処理方式を組み込んで５
燃料精製系を構成すること。

（１１）前記再生不純物ガスの処理と、複合クライオポ
ンプを通って出てくる若干の水素同位体ガスを含むヘリ
ウム排ガスとを併せて処理し、また複合クライオポンプ
で凝縮した燃料ガスは受は入れず、処理しないこと。

（１２）前項において、燃料精製系をバイパスしたクラ
イオポンプで凝縮した燃料を直接処理すること。

（１３）前項において、クライオポンプで凝縮した燃料
ガスの他、燃料精製系で処理されて出てくる水素同位体
ガスを併せて処理すること。

（１４）前記燃料精製系及び同位体分離系を含む燃料循
環系を構成すること。

（１５）前記真空排気システムにおいて、クライオポン
プをガス状のまま通過するラインにおいて、出口にトリ
チウムモニタをつけること。

（１６）前項において、出口を２つのラインに分け、一
方を大気放出、一方を燃料精製系へ導き、それぞれバル
ブによって切り替え、その切り替えはトリチウムモニタ
に連動させて行うこと。

［発明の効果］本発明によれば胴体内のクライオ面、つまり凝縮シェブ
ロンで排気対象ガスを凝固させることなく液化凝縮させ
るか、またはクライオ面に凝固させたとしてもポンプを
運転させた状態のまま凝固物を取り除くことができるた
め、バッチ処理でなく連続的に排ガスを処理することか
できる。また、。

この液化凝縮物あるいは取り除かれた凝固物をポンプ外
へ連続排出させるシステムが付属しているため、トリチ
ウムインベントリ−が小さく、また再生運転工程が不要
であるため熱効率の面でも大幅な改善が得られる。

なお、クライオポンプを含む真空排気系、燃料精製系及
び燃料循環系においては、クライオポンプの出口で燃料
ガス成分とその他の不純物か分離される。従って、その
系統間取合いの部分において、簡略化・合理化が図られ
、トータルとして経済的でコンパクト化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る核融合炉の真空排気系の一実施例
を示す系統図、第２図（ａ）及び（ｂ）は本発明に係る
複合クライオポンプの第１の実施例を示す縦断面図、第
３図（ａ）及び（ｂ）は同様に第２の実施例を示す縦断
面図、第４図（ａ）及び（ｂ）は同様に第３の実施例を
示す縦断面図、第５図は本発明の真空排気系に接続する
燃料精製系を示す系統図、第６図から第８図は従来例を
説明するためのもので、第６図は核融合炉の燃料循環系
を示すブロック図、第７図及び第８図はそれぞれ核融合
炉の真空排気系を示す系統図、第９図（ａ）及び（ｂ）
は第８図の真空排気系における複合クライオポンプを示
す縦断面図、第［０図は従来の燃料精製系を示す系統図
である。１・・・プラズマ真空容器　２・・・燃料注入系３・・
・真空排気系　　　　４・・・燃料精製系５・・・同位
体分離系　　　６・・・燃料貯蔵系７・・・中性ビーム
注入系　８・・・トリチウム回収系９・・・−次冷却系１０・ｌＯａ・・・ゲートバルブ１１・ｌｌａ・・・複合クライオポンプ１２・１２ａ・
・・比ロバルブ１３・・・ターボ分子ポンプ１４・・・スパイラルブースタポンプ１５・・・メタルベローズポンプ１６・・・メインバルブ　　　１７・・中間バルブ１８
・・・バイパスバルブ　　１９・・・バイパスライン２
０・・・胴体　　　　　　　２１・・・入口２２・・・
凝縮シェブロン　　２３・・・吸着剤パネル２４・・・
出口　　　　　　　２５・・・凝縮シェブロン２６・・
・ファネル　　　　　２７・・・流出管２８・・・マイ
クロ波またはレーサービーム２９・・・マイクロ波また
はレーザービーム発振器３０・・・削り取り器３１ａ・３１ｂ・・・不純物除去装置３２ａ・３２ｂ・・・出口弁３３・・・流出管　　　　　　３４・・・流入管３５ａ
・３５ｂ・・・バルブ３６ａ・３６ｂ・・・バルブ３７・・・連通管　　　　　　３８・・・移送管３９・
・・バルブ　　　　　　４０・・・供給管４１・・・配
管　　　　　　　４２・・・トリチウムモニタ４３・・
・トリチウム燃料系配管４４・・・電磁弁　　　　　　４５・・大気放出用バル
ブ４６・・・大気放出管（８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか　
１名）箒　ｔ’ｍｔ＆４（α）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ム９
（、（Ｌ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（ｂ）第４−　図箒　５　ｖ第８　図（乙ｔ）１１　　　　　　　　　（、−Ｅ）ツギ（：／
　　閃

Claims

【特許請求の範囲】

（１）プラズマ真空容器のガス排出側にゲートバルブを
介して不純物除去装置を接続し、この不純物除去装置の
出口側に出口弁を介してクライオポンプを接続し、この
クライオポンプで液化した燃料を燃料精製系に移送する
燃料移送ラインを設け、前記クライオポンプの排ガスラ
インに真空ポンプラインを設け、この真空ポンプライン
の排気ラインにトリチウムモニタを設けると共にトリチ
ウムモニタの出口側ラインを二方に分岐して一方の分岐
管にトリチウム燃料移送管を設け、他方の分岐管に大気
放出用バルブを介して大気放出管を設けてなることを特
徴とする核融合炉の真空排気系。
（２）プラズマ真空容器から排気される燃料同位体ガス
を流入出する入口及び出口を有する胴本体内に凝縮シェ
ブロンを設け、この凝縮シェブロンで前記燃料同位体ガ
スが液化凝縮された液体を前記胴本体外に流出するため
のファネル及び流出管を設けてなることを特徴とする核
融合炉の真空排気系クライオポンプ。