JT-60SAの計測ポートプラグ観測窓保護用シャッターの真空中動作試験

Vacuum operation test for optical window protective shutters of JT-60SA diagnostic port-plugs

石仙 茂晴; 吉田 麻衣子; 東條 寛

Kokusen, Shigeharu; Yoshida, Maiko; Tojo, Hiroshi

JT-60SAのプラズマ計測に利用されるポートプラグの観測窓の前面には、放電洗浄や調整放電時の蒸着膜形成などによる窓の汚損を防ぐため、シャッターが設置される。これまで2つのタイプのシャッターを設計してきた。一つは軽いシャッター板(0.5kg)を駆動する回転式シャッターであり、もう一つは重いシャッター板(3kg)を駆動する上下動式シャッターである。両シャッターとも真空中で動作することから、摺動部の摩擦係数が増加して動作不良や機器の損壊を生じることが懸念される。ここでは、シャッターの開閉機構を模擬する試験機を製作し、これを真空中で繰返し動作させる試験を行って、耐久性、摺動部の磨耗状態、摩擦係数の変化を調査するとともに、現開閉機構の設計が妥当であるか評価を行った。軽いシャッター板を駆動する回転式シャッターについては、実機の想定開閉回数分(4,000回)の繰返し動作に耐え、設計が妥当であることを確認した。一方、重いシャッター板を駆動する上下動式シャッターについては、摺動部の摩擦係数が増加して試験機の駆動が困難となり、摺動部品を摩擦係数の増加を抑える素材にするか、摺動部の構造を軸棒とベアリングを組合わせたプーリ方式に変更し摺動を無くした設計にする必要があることが分かった。

Shutters will be installed in front of vacuum windows of some diagnostics in JT-60SA to avoid deposition of impurity onto the vacuum window during wall cleaning and plasma conditioning. Two types of shutter systems had been designed. One has a light shutter (0.5 kg) with rotary motion in vacuum. Another has a heavy shutter (3 kg) with vertical motion in vacuum. For the both types, malfunction due to increase of friction coefficients of the sliding parts in vacuum is concerned. In the present paper, Durability, abrasion and friction coefficient of the sliding parts has been investigated and the shutter designs have been validated. The light shutter with rotary motion successfully rotated required times (4000 times), and the design was validated. On the other hand, for the heavy shutter with vertical motion, the test could not be carried out due to the large friction of the sliding parts. This result suggests that we should change the material of the sliding parts to reduce the friction or change the design from the sliding structure to other ones such as a structure using pulleys and bearings. In the test of the heavy shutter with vertical motion, the friction coefficient increased from 1.3 to 4.5 in the vacuum chamber and from 0.4 to 2.5 in the air.