Design and manufacturing of JT-60SA vacuum vessel

JT-60SA真空容器の設計と製作

正木 圭; 芝間 祐介; 櫻井 真治; 片山 雅弘*; 逆井 章

Masaki, Kei; Shibama, Yusuke; Sakurai, Shinji; Katayama, Masahiro*; Sakasai, Akira

JT-60SA真空容器の外径寸法は、10メートル,高さ6.6m,胴部総重量約150トンであり、9本の支持脚で支えている。材料は、SUS316Lであるが、放射化低減のため低コバルト材(Co 0.05wt%)を使用する。一周抵抗を上げ(16)、かつ運転時の電磁力に耐える強度を得るために二重壁構造を採用しており、この二重壁は、外壁及び内壁とも18mm厚,二重壁はインボード側194mm幅,アウトボード側242mm幅で構成されている。運転時には、外部に設置される超伝導コイルの核発熱を低減させるために、二重壁間にホウ酸水(最大50C)を流す。また、真空容器ベーキング時には200Cの高温窒素ガスに切り替えて流す設計である。真空容器には55個もの大型ポートがあり、これらはすべてベローズを介してクライオスタットに接続される。製作においては、要素試験及び20上半の試作体の製作をあらかじめ行い、製作手順を確立した後、2009年の12月に実機の製作を開始した。

JT-60SA vacuum vessel (VV) has the outer diameter of 10 m and the height of 6.6 m. The VV is supported by 9 legs. The material is 316L with low cobalt content of 0.05wt%. The VV has a double wall structure composed of inner/outer shells and ribs to ensure high rigidity at operational load and high toroidal one-turn resistance of 16 simultaneously. The double wall thicknesses are 194 mm at inboard and 242 mm at outboard. Inner/outer shells have 18-mm thicknesses. In the double wall, boric-acid water of 50C circulates at plasma operation to reduce nuclear heating of the superconducting coils. At the baking of 200C, nitrogen gas circulates in the double wall. Fundamental welding R&D and a trial manufacturing of the 20 upper half of the VV have been performed to study the manufacturing procedure. After the confirmation of the quality of the mock-up, manufacturing of the actual VV started in December 2009.