高エネルギー密度核融合炉第1壁・周辺部の交換技術の開発

1986 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 60880003
• 研究種目: 試験研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: プラズマ理工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 渡辺 健二 阪大, 工学部, 教授 (70107142)
• 研究分担者: 岡本 耕輔 日本真空株式会社, 技術部, 技師長 ; 岩本 雅民 三菱電機株式会社, 中央研究所, 部長 ; 橘 英三郎 大阪大学, 工学部, 助手 (80029165) ; 戸田 三郎 東北大学, 工学部, 助教授 (60005387) ; 西川 雅弘 大阪大学, 工学部, 助教授 (50029287) ; IWAMOTO Masatami MITSUBISHI Electric Corp., Central Research Laboratory, Manager ; OKAMOTO Kousaku ULVAC, Head Director
• 研究期間 (年度): 1985 – 1986
• キーワード: 形状記憶合金(SMA) / SMA継手 / 迅速な交換技術 / 可逆性形状記憶 / トレーニング効果 / マルテンサイト変態 / カセットコンパクト炉

研究概要

本研究では、第一壁に新材料を使用することなく、炉心第一壁ならびに周辺部を短期間で置換し、しかも1回1回は迅速に交換する手法を研究開発することにより、材料に求められている仕様を軽減すると共に、新しい高エネルギー密度核融合炉概念の具体化を促進することを目的とする。
具体的には炉心第一壁およびその周辺部を継ぐ機械的結合部に、形状記憶合金(SMA)を有効に利用して、放射性物質の飛散のない、着脱可能でしかも耐圧、耐真空性のよい大型継手を開発するための研究である。
60年度はSMA継手の大径管(直経50mmΦから200mmΦ)の製作を可能とした。また可逆動作特性を得るために水圧拡管方式を採用して、確実に可逆動作をすることが分った。また大型管に対してNIKEZDの計算コードを修正しSMAに適用可能の見通しを得た。
61年度は各々の継手に対し、効率の良いポンチによるトレーニング法を採用した結果、3回のトレーニンググで再現性のよい可逆動作を示した。可逆変化量は継手内径の3%程度である。以上の可逆SMA継手を使ってて締め付け圧力の測定を行なった。締付圧力は圧力発生温度から温度上昇に対して比例的に増加する。また、肉厚に対して比例し、内径に対して反比例する。締め付け代(SVSパイプ半径とSMA継手回復時の半径との差)に関係して増加することがわかり、スケーリング式が求められた。
真空継手に関しては、従来にない、SMA継手管とSVSフランジの突起部との直接接触で真空シールを行なう新しいシール法を開発し、実験的には6×【10^(-11)】(Torr・l/sec)の低リーク量を達成し、大型真空装置への適応可能性を示した。
以上のことより、SMA継手が第一壁・周辺部の簡単・迅速な交換手法として有望であることを示した。

研究成果

• [文献書誌] M.Nishikawa;T.Narikawa;M.Iwamoto;K.Watanabe: Fusion Technology. 9. 101-115 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] E.Tachibana;M.Nishikawa;K.Watanabe: Computational Mechanics'86,Springer-Verlag. 【IV】. 113-118 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Nishikawa;T.Nagai;H.Tsutsumi;T.Narikawa;K.Watanabe: Proceeding of ICOMAT-86 August (1986) NARA. 1-6 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Nishikawa;T.Nagai;T.Narikawa;K.Watanabe: Proceeding of 14th Syposium on Fusion Technology,September(1986)AVIGNON. DP11. 1-6 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Toda;J.Kitayama;M.Nishikawa;k.Watanabe: Proceeding of 14th Syposium on Fusion Technology,September(1986)AVIGNON. BP13. 1-7 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 西川雅弘,渡辺健二: 日本原子力学会誌. 29. 2-10 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Nishikawa,T.Narikawa,M.Iwamoto and K.Watanabe,: "Conceptual Design of a Cassette Compact Toroid Reactor (The Zero Phase Study) -Quick Replacement of the Reacto Core-," Fusion Technology. 9. (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] E.Tachibana,M.Nishikawa and K.Watanabe,: "Finite Element Analysis for Shape Memory Alloy," Computational Mechanics. 113-118 (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Nishikawa,T.Nagai,H.Tsutsumi,T.Narikawa and K.Watanabe,: "Behavior of Riversible SMA Coupling for Quick Replacement," ICOMAT-86 August(1986) NARA. (1986)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Nishikawa,T.Nagai,T.Narikawa and K.Watanabe,: "Fundamental Behavior of Shape Memory Alloy Coupling for Quick Replacement Handling of Fusion Core Parts in Cassette Compact Toroid Reactor," 14th Syposium on Fusion Technology, September(1986)AVIGNON. 69
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Toda,J.Kitayama,M.nishikawa and K.Watanabe,: "Thermal Structure of the First Wall and High Heat Removal in Cassette Compact Toroid Reactor," 14th Syposium on Fusion Technology, September(1986)AVIGNON. 69
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masahiro NISHIKAWA, Kenji WATANABE.: "Performance Characteristics of Shape Memory Alloy and Its Applications for Fusion Technology" Journal of Atomic Energy Society Japan. 29. 2-10 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より