JP2018523258A - 不所望の渦電流を低減するシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書において説明される発明は、一般的に磁気プラズマ閉じ込めシステムに関連し、特に、不所望の渦電流の打ち消しを容易にするシステムおよび方法に関連する。
磁場反転配位(FRC)は、コンパクトトロイド(CT)として既知の磁気プラズマ閉じ込めトポロジーの分類に属する。磁場反転配位は、主にポロイダル磁場を示し、かつ、自己発生トロイダル磁場を全く有さないか、または少ない自己発生トロイダル磁場を有する(M.Tuszewski,Nucl.Fusion 28,2033(1988)(非特許文献1)を参照)。FRCを形成する従来の方法は、磁場反転シータピンチ技術を使用し、高温、高密度のプラズマを生成する(A.L.Hoffmanら,Nucl.Fusion 33,27(1993)(非特許文献2)を参照)。これの変種は、シータピンチ「源」内でつくりだされるプラズマが概ね即座に一端から閉じ込めチャンバの中に放出される移動トラッピング方法である。そして、移動するプラズモイドは、チャンバの端部で二つの強いミラー間に閉じ込められる(例えば、H.Himuraら,Phys.Plasmas 2,191(1995)(非特許文献3)を参照)。
・プラズマ制御を妨害する、減衰する渦電流による時間変化外部磁場を有利に低減し、
・(予め誘導される渦電流および移動によって誘導される渦電流の両方は、同じ三次元構造を有し、三次元磁場は、非軸対称のコイルを必要とすることなく低減されるので)非軸対称の壁の対称性破壊効果を有利に低減し、かつ、
・軸対称不安定性および非軸対称不安定性の受動的安定化を増大させるために、密着した、軸対称の、容器内構造の設置を有利に可能にする。
有益な渦電流を影響を受けないまま残しながら、不所望の渦電流(壁電流)(例えば移動によって誘導される渦電流)の振幅の低減を容易にするシステムおよび方法を提供するために、下記で開示される追加的な特徴および教示のうちのそれぞれは、別個で、または他の特徴および教示と組み合わせて利用されることができる。本明細書において説明される実施形態の代表的な例(その例は、これらの追加的な特徴および教示を別個にも組み合わせても利用する)が、添付された図面を参照してこれからより詳細に説明されるだろう。この詳細な説明は、本教示の好ましい様態を実施するためのさらなる詳細を当業者に教示することを意図されているのみに過ぎず、本発明の範囲を制限することを意図されていない。従って、以下の詳細な説明に開示される特徴および工程の組み合わせは、必ずしも広義において本発明を実施するためでなくてもよく、代わりに、本教示の代表的な例を特に説明するためのみに教示される。
1)場合1(― ―)において、渦電流補償は全く利用されず、39cmのセパラトリックス半径および2.5の伸長を有するプラズマを引き起こした。
2)場合2(――)において、(ちょうど)反対の電流パターンは、形成の開始の前に壁に付された。予想通り、シミュレーションの終わりにおける渦電流の振幅は、低減される。予め誘導される電流の存在がプラズマの拡張を引き起こすので、電流は正確に打ち消さず、従って、プラズマは、2.0の伸長によって、46cmの半径に達する。
3)場合3(‐‐‐‐‐‐)において、チャンバ壁の予め誘導される渦電流に加えて、閉じ込めコイルにおける電流は、抑制された渦電流を補償するように調整される。つまり、場合3においてt=0で閉じ込めコイルによって生成される磁場は、今、場合1においてt=200usで閉じ込めコイルおよび渦電流の両方によって生成される磁場に等しい。これは、場合1と非常に類似したプラズマを引き起こす(半径38cm、伸長2.5)が、渦電流は、十分の一に低減された。従って、その後に続くこのプラズマの発展は、壁渦電流によってはるかに少ない影響を受けるので、制御および予測がより容易である。さらに、予め誘導される壁電流を閉じ込めコイルとともに調整することによって、プラズマセパラトリックス半径は、直接制御されることができる。
他の利点
Claims (20)
- 伝導構造において誘導される不所望の渦電流を低減する方法であって、該方法は、
該伝導構造において渦電流の第二セットを誘導する前に、伝導において渦電流の第一セットを誘導する工程であって、該渦電流の第一セットは、該伝導構造における該渦電流の第二セットの誘導の際に該渦電流の第二セットを実質的に打ち消すために、該渦電流の第二セットの分布と実質的に等しい分布および反対の分布を有する、工程
を含む、方法。 - 前記伝導構造は、プラズマ閉じ込め容器の壁である、請求項1に記載の方法。
- 伝導構造において渦電流を誘導する工程は、
コイルをランプアップし、全ての渦電流が該伝導構造において減衰するまで該コイルを該伝導構造の周りで一定の電流で保つ工程と、
該コイルへの電流を遮断して、該構造を通して磁束を維持する前記渦電流の第一セットが該伝導構造において励起することを可能にする工程と
を含む、請求項1に記載の方法。 - プラズマを前記伝導構造に移動させる工程をさらに含み、移動する該プラズマは、該伝導構造に磁束を注入し、該磁束は、容器の壁における渦電流の振幅を低減してゼロに戻す前記渦電流の第二セットを該容器の該壁において誘導する、請求項1に記載の方法。
- プラズマを前記伝導構造に移動させる工程をさらに含み、移動する該プラズマは、該伝導構造に磁束を注入し、該磁束は、容器の壁における渦電流の振幅を低減してゼロに戻す前記渦電流の第二セットを該容器の該壁において誘導する、請求項3に記載の方法。
- 伝導構造において渦電流を誘導する工程は、
前記渦電流の第一セットを該伝導構造において生成するために、コイルをランプアップし、該伝導構造の周りで一定の電流で保つ工程と、
プラズマを該伝導構造に移動させる工程であって、移動する該プラズマは、該伝導構造に磁束を注入し、該磁束は、該伝導構造における渦電流の振幅を低減してゼロに戻す前記渦電流の第二セットを該伝導構造において誘導する、工程と
を含む、請求項1に記載の方法。 - 容器壁において誘導される不所望の渦電流を低減するシステムであって、該システムは、
壁および内部を有する容器と、
該容器の周りに位置づけられている複数のコイルと、
該複数のコイルに結合され、かつ、渦電流の第二セットが該容器の該壁において誘導される前に、該容器の該壁において渦電流の第一セットを誘導するように構成されている制御システムであって、該渦電流の第一セットは、チャンバの該壁における該渦電流の第二セットの誘導の際に該渦電流の第二セットを実質的に打ち消すために、該渦電流の第二セットの分布と実質的に等しい分布および反対の分布を有する、制御システムと
を備える、システム。 - 前記制御システムは、前記複数のコイルをランプアップし、前記容器の前記壁における全ての渦電流が減衰するまで該複数のコイルを一定の電流で保ち、そして該複数のコイルへの電流を遮断して、該容器を通して磁束を維持する前記渦電流の第一セットが該容器の該壁において励起することを可能にするようにさらに構成されている、請求項7に記載のシステム。
- 前記容器の端部に取り付けられた形成部をさらに備え、前記制御システムは、該形成部から該容器の前記内部にプラズマを移動させるようにさらに構成され、移動する該プラズマは、該容器の前記壁に磁束を注入し、該磁束は、該容器の該壁における渦電流の振幅を低減してゼロに戻す前記渦電流の第二セットを該容器の該壁において誘導する、請求項8に記載のシステム。
- 前記制御システムは、伝導構造において前記渦電流の第一セットを生成するために、前記複数のコイルをランプアップし、一定の電流で保つようにさらに構成されている、請求項7に記載のシステム。
- 前記容器の端部に取り付けられた形成部をさらに備え、前記制御システムは、該形成部から該容器の前記内部にプラズマを移動させるようにさらに構成され、移動する該プラズマは、該容器の前記壁に磁束を注入し、該磁束は、該容器の該壁における渦電流の振幅を低減してゼロに戻す前記渦電流の第二セットを該容器の該壁において誘導する、請求項10に記載のシステム。
- 伝導構造において誘導される不所望の渦電流を低減する方法であって、該方法は、
容器の壁において渦電流の第二セットを誘導する前に、該壁および内部を有する該容器の該壁において渦電流の第一セットを誘導する工程であって、該渦電流の第一セットは、該伝導構造における該渦電流の第二セットの誘導の際に該渦電流の第二セットを実質的に打ち消すために、該渦電流の第二セットの分布と実質的に等しい分布および反対の分布を有する、工程
を含む、方法。 - 前記容器の前記壁において渦電流を誘導する工程は、
該容器の該壁の周りに位置づけられている複数のコイルをランプアップし、全ての渦電流が前記伝導構造において減衰するまで該複数のコイルを一定の電流で保つ工程と、
該複数のコイルへの電流を遮断して、該容器の該壁を通して磁束を維持する前記渦電流の第一セットが該容器の該壁において励起することを可能にする工程と
を含む、請求項12に記載の方法。 - プラズマを前記容器に移動させる工程をさらに含み、移動する該プラズマは、該容器の前記壁に磁束を注入し、該磁束は、該容器の該壁における渦電流の振幅を低減してゼロに戻す前記渦電流の第二セットを該容器の該壁において誘導する、請求項12に記載の方法。
- プラズマを前記容器に移動させる工程をさらに含み、移動する該プラズマは、該容器の前記壁に磁束を注入し、該磁束は、該容器の該壁における渦電流の振幅を低減してゼロに戻す前記渦電流の第二セットを該容器の該壁において誘導する、請求項13に記載の方法。
- 前記プラズマは、前記容器の対向端部に取り付けられた反対の形成部から移動させられる、請求項13に記載の方法。
- FRCプラズマは、前記反対の形成部において形成され、前記容器に移動させられる、請求項16に記載の方法。
- 前記容器の前記壁において渦電流を誘導する工程は、
該容器の該壁において前記渦電流の第一セット生成するために、該容器の該壁の周りに位置づけられている複数のコイルをランプアップし、一定の電流で保つ工程と、
該容器にプラズマを移動させる工程であって、移動する該プラズマは、該容器の該壁に磁束を注入し、該磁束は、該容器の該壁における渦電流の振幅を低減してゼロに戻す前記渦電流の第二セットを該容器の該壁において誘導する、工程と
を含む、請求項12に記載の方法。 - 前記プラズマは、前記容器の対向端部に取り付けられた反対の形成部から移動させられる、請求項18に記載の方法。
- FRCプラズマは、前記反対の形成部において形成され、前記容器に移動させられる、請求項19に記載の方法。
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