JP3729921B2 - Magnetic field measuring device for fusion device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁場によってプラズマの閉じ込めを行う核融合装置の磁場値を計測する核融合装置の磁場計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
磁場によるプラズマの閉じ込めを行う核融合装置においては、プラズマの閉じ込めに直接関係する磁場を複数の場所で磁場計測装置により計測し、その計測値を使用してプラズマを適正な位置に保持するように磁場を形成する電磁石の電流値を制御している。このような磁場計測のためのセンサとして、従来より磁気プローブ(検出コイル)やホール効果を利用したホール素子が使用されている。これらのセンサは、プラズマに比較的接近して置かれるため、熱や放射線により故障することもある。
【0003】
従来は、センサが正常かどうかは人間がその検出信号を監視することにより判断していた。また、故障と判断した場合には予備に取付けられているセンサに信号線を繋ぎかえるようにしていた。
【0004】
図15はこのような計測装置の従来の構成図を示すもので、以下に各部の構成・動作について説明する。
【0005】
磁場コイル10−1〜10−nは、プラズマを閉じ込める磁場を発生するコイルで、電磁石電源20−1〜20−nより電流を供給している。プラズマ制御装置40では、所定制御演算を行って得られる電流基準値を電源制御装置30−1〜30−nに対して出力し、電源制御装置30−1〜30−nは、それぞれ対応する電磁石電源20−1〜20−nが磁場コイル10−1〜10−nに供給する電流値の制御を行う。
【0006】
一方、プラズマ計測装置60−1〜60−mの各検出器61−1〜61−mにより磁場値の大きさが計測され、さらに、増幅器62−1〜62−mで増幅される。そして、その結果が信号処理装置50へ入力される。信号処理装置50は、各入力信号から各検出器の設置されている位置での磁場値を計測値として算出して、プラズマ制御装置40へこの結果を出力する。プラズマ制御装置40は、予め定められた磁場値(基準値)と信号処理装置50により得られる計測値とを比較演算処理して電源制御装置30−1〜30−nに対して磁場コイル10−1〜10−nへ供給する電流値の基準値を出力する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述の図15に示す如くの従来の装置では、プラズマ計測装置60−1〜60−mの構成要素となる検出器61−1〜61−mはコイルを使用して磁場の変化を電圧信号として出力するものであり、プラズマに接近して配置されている。これらの検出器61−1〜61−mは設置される環境が高温で、放射線に晒されることもあり、断線等の故障がありうる。そのため、予備の検出器を予め設置しておき、故障時には予備の検出器に接続を変更する。この場合、次のような問題がある。
【0008】
第1には、従来故障しているかどうかの判断を速やかに行うことが困難であるという問題がある。
【0009】
第2には、故障のときの予備への切替えは人間が行うため、その間は一時的に運転を中断しなければならないという問題がある。
【0010】
そこで、本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、検出器の故障を速やかに知ること、さらに、故障を検出した場合、運転を中断することなく、あるいは、中断の時間を最小限とする核融合装置の磁場計測装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係わる発明は、磁場値の大きさを計測して得られる計測信号を出力する複数の検出器と、これらの検出器の内で一つを現用の検出器、その他を予備の検出器とし、現用の検出器による計測信号を選択出力する一方、切替信号が入力すると、予備の検出器の計測信号を選択出力するように切替え前記予備の検出器を現用の検出器とする切替器と、随時、現用の検出器を診断する診断信号を前記予備の検出器に対して与える一方、前記切替信号によって前記予備の検出器を現用の検出器として診断する診断信号を前記他の予備の検出器に対して与える診断信号発生器と、前記予備の検出器へ前記診断信号が与えられたとき、前記現用の検出器から出力される前記診断信号に基づく信号を増幅して増幅信号を出力する増幅器と、前記増幅信号の変化状態から前記現用の検出器の異常を診断したとき、前記切替信号を出力する診断装置とを備えることを特徴とする。
【0012】
請求項2に係る発明は、磁場値の大きさを計測して得られる計測信号を出力する複数の検出器と、これらの検出器の内で一つを現用の検出器、その他を予備の検出器とし、現用の検出器による計測信号を選択出力する一方、切替信号が入力すると、予備の検出器を現用の検出器として、この現用の検出器となった検出器の計測信号を選択出力するように切替える切替器と、随時、現用の検出器とされる検出器へ診断信号を与える診断信号発生器と、前記診断信号が与えられたとき、前記診断信号に基づく信号を増幅して増幅信号を出力する増幅器と、前記増幅信号の変化状態から前記現用の検出器の異常を診断したとき、前記切替器へ前記切替信号を出力する診断装置と、前記診断装置が出力する前記切替信号を取込んで前記現用の検出器の計測位置に前記予備の検出器を移動させ前記予備の検出器の計測位置が前記現用の検出器の計測位置となるように入れ替える駆動装置とを備えたことを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0018】
図1は、本発明の第1実施の形態を示す核融合装置の磁場計測装置のブロック構成図である。
【0019】
第1実施の形態は、核融合装置の磁場計測装置において、検出器1と増幅器2と診断信号発生器3と故障診断装置4とを備え、随時、診断信号発生器3が検出器1に診断信号を与えることにより、検出器1の診断信号に基づく信号について増幅器2を介して故障診断装置4に入力し、故障診断装置4が検出器1の故障を診断する点に特徴を有する。
【0020】
この手段により、随時、診断信号発生器3が検出器1に対して診断信号を与え、診断信号を検出器1が入力すると、検出器1が診断信号に基づく信号を増幅器2を介して故障診断装置4へ出力し、故障診断装置4が検出器1の故障を診断し検出器1の故障を通知する。
【0021】
図2は、第1実施の形態を具体的に示す図であって、検出器1は、コイルにより構成され、このコイルと鎖交する磁束Bの変化によりコイル両端に電圧信号v1を発生し、電圧信号v1を増幅器2へ出力する。増幅器2は直流増幅器であり、故障診断装置4に入力できる信号レベルにv1を増幅して増幅信号v2を得る。故障診断装置4は、マイクロコンピュータを主体として構成されるデータ処理制御装置の一種であり、次の構成要素から成る。
【0022】
故障診断装置4は、増幅信号v2を入力してディジタル値に変換するアナログ入力部41、データ処理制御を行うプロセッサ42、データを保存するメモリ43、データを出力する表示部44、制御信号を出力するディジタル出力部45およびこれら各部を接続するバス46からなっている。
【0023】
故障診断装置4は、周期的にディジタル出力部45よりon/off信号を出力し、これにより、診断信号発生器3は増幅器2の入力側へ電圧信号v3を与える。
【0024】
次に、図2および図3を参照して第1実施の形態の作用を説明する。
【0025】
まず、検出器1のコイルに鎖交する磁束Bの変化によりその両端に電圧信号v1が発生し、診断信号に基づく信号である電圧信号v1が増幅器2に入力される。増幅器2は、故障診断装置4に入力できる信号レベルになるように電圧信号v1を増幅して増幅信号v2を得て故障診断装置4へ出力する。故障診断装置4ではアナログ入力部41により増幅信号v2を所定の周期で入力してディジタル値に変換し、プロセッサ42はメモリ43へこのデータを記憶する。
【0026】
例えば、図3(A)に示すように、磁束Bの変化が台形波の場合(通常、核融合装置の磁場の変化はこのようになる)、磁束Bの変化が0の区間(図示aの区間)で電圧信号v1は0一定値、磁束Bが一定の変化率で増加するとき、電圧信号v1は正の値(図示区間b)となる、次に、磁束Bが一定値を維持するとき(図示区間c)電圧信号v1は0となる。さらに、磁束Bが減少するとき(図示区間d)電圧信号v1は負の値となる。図示区間cは、比較的長時間となるため、この間に検出器1が断線等で故障すると出力が0なので正常なのか異常なのかの判断ができなくなる。そこで、プロセッサ42は増幅信号v2の入力値が所定の時間0を継続すると、ディジタル出力部45より診断要求信号である制御信号Icを出力する。これにより、診断信号発生器3は、増幅器2の入力側に診断信号として電圧信号v3を与える。電圧信号v3の大きさは、診断信号発生器3の内部抵抗R2と検出器1の内部抵抗R1により次の式(1)で与えられる。
【0027】
v3=R1・E/(R1+R2)−−−−(1)
【0028】
もし、検出器1が断線すると、内部抵抗R1は無限大となり、内部抵抗R1に電流が流れず次の式(2)となる。
【0029】
v3=E−−−−(2)
【0030】
ここで、Eは診断信号発生器3の内部電源電圧であり、図3(B)に示すように診断信号に基づく信号となる。
【0031】
以上の式(1)または式(2)の結果、診断信号に基づく信号として電圧信号v3が増幅器2へ入力され、増幅信号v2が故障診断装置4へ入力される。故障診断装置4では、増幅信号v2の大きさに応じて検出器1の正常または異常を判定する。すなわち、上記の式(1)に相当する値のとき正常と判定し、式(2)に相当する値のとき異常と判定する。なお、図2に示す診断信号発生器3の31は接点、、32は電源(E)、33は抵抗(R2)、34は制御信号Icで接点31をON、OFFさせるリレーである。
【0032】
以上説明したように、本発明の第1実施の形態によれば、検出器の故障を速やかに知ることができ、長時間にわたって一定値の磁場を発生する核融合装置において検出器の異常に起因する不都合を事前に回避することが可能となる。
【0033】
図4は、本発明の第2実施の形態を示す核融合装置の磁場計測装置のブロック構成図であって、核融合装置の磁場計測装置は、複数の検出器1−1,1−2と、選択された検出器の計測信号を切替える切替器5と、切替器5で切替えられた計測信号を入力する増幅器2と、診断信号発生器3と、故障診断装置4とを備え、随時、診断信号発生器3が検出器1に診断信号を与え、検出器1の計測信号を増幅器2を介して故障診断装置4に入力し、故障診断装置4が検出器1の故障を診断し、その結果、故障と判断した場合に、切替器5に対して検出器の切替えを指示して検出器の切替えを行う点に特徴を有する。
【0034】
この手段により、随時、診断信号発生器3が検出器1−1へ診断信号を与えることにより、検出器1−1が診断信号に基づく信号を増幅器2を介して故障診断装置4へ出力し、故障診断装置4が検出器1の故障を診断しその結果、故障と判断した場合に切替器5に対して検出器1−1の切替えを指示して検出器1−2への切替えが行われ、故障した検出器1−1を切り放し、予備の検出器1−2に自動的に切替えられる。
【0035】
図5は、本発明の第2実施の形態を具体的に示す図であって、検出器1−1,1−2はいずれも同一仕様のコイルであり、一方を常用の検出器、他方を予備の検出器とする。これらの検出器の計測信号は、第1実施の形態の場合と同様であり切替器5に入力される。切替器5は後述する切替信号によって現用の検出器から予備の検出器に計測信号を切替えて出力する。切替器5は切替えられたいずれかの計測信号を増幅器2へ出力する。
【0036】
故障診断装置4は、通常は常用検出器1−1の診断を行い、異常と判定した場合、即座にディジタル出力部45よりon/off信号を切替信号として切替器5に与え、切替器5は予備検出器へ切替える。
【0037】
次に、本発明の第2実施の形態の作用を説明する。
【0038】
まず、検出器1−1,1−2はいずれも同一仕様のコイルであり、例えば、検出器1−1を現用、検出器1−2を予備とする。これらの検出する計測信号は、第1実施の形態の場合と同様であり、切替器5に入力される。切替器5は後述する切替信号が入力すると、リレー51が動作して接点52、53を介して現用の検出器から予備の検出器に計測信号を切替えて出力する。切替器5の計測信号は、増幅器2に入力され、以降の作用は第1実施の形態と同様である。
【0039】
故障診断装置4は、通常は現用の検出器1−1の診断を行い、第1実施の形態と同様に異常と判定した場合、即座にディジタル出力部45よりon/off信号を切替信号として切替器5に与え、切替器5は計測信号を予備の検出器に切替える。これにより、現用の検出器1−1の異常発生時にプロセッサ42は予備の検出器1−2に切替え、その結果を表示部44により外部に通知する。
【0040】
以上説明したように第2実施の形態によれば、検出器の故障を速やかに知ることができ、長時間にわたって一定値の磁場を発生する核融合装置において、検出器の異常に起因する不都合を事前に回避することが可能となる。その上に、検出器の異常を検出した場合、予備の検出器に自動的に切替えるため、運転を中断すること無く、あるいは中断の時間を最小限とすることが可能となる。
【0041】
図6は、本発明の第3実施の形態を示す核融合装置の磁場計測装置のブロック構成図である。
【0042】
本発明の第3実施の形態は核融合装置の磁場計測装置において、検出器1と増幅器2と故障診断装置4と診断信号発生器7と診断用磁場発生器8とを備え、診断信号発生器7が診断用磁場発生器8に診断用信号を与え、診断用磁場発生器8による磁場に基づく検出器1の計測信号の変化状態を増幅器2を介して故障診断装置4へ入力し、故障診断装置4が検出器1の故障を診断する点に特徴を有する。
【0043】
以上の手段により、核融合装置の磁場計測装置において、診断信号発生器7が診断用磁場発生器8に対して診断信号を与え、それにより発生する磁場を検出器1が検出して計測信号を発生し、この計測信号を増幅器2を介して故障診断装置4に入力し、故障診断装置4が計測信号の変化から検出器1の故障を診断することにより検出器1の故障を通知する。
【0044】
図7は、本発明の第3実施の形態を具体的に示す図で、検出器1は、コイルであり、このコイルと鎖交する磁束Bの変化によりコイル両端に電圧信号v1を発生し増幅器2に出力する。増幅器2は直流増幅器であり、故障診断装置4に入力できる信号レベルに電圧信号v1を増幅して増幅信号v2を得る。故障診断装置4は、マイクロコンピュータを主体として構成されるデータ処理制御装置の一種であり次の構成要素から成る。
【0045】
故障診断装置4は増幅信号v2を入力してディジタル値に交換するアナログ入力部41、データ処理制御を行うプロセッサ42、データを保存するメモリ43、データを出力する表示部44、制御信号を出力するディジタル出力部45およびこれら各部を接続するバス46からなっている。
【0046】
故障診断装置4は、周期的にディジタル出力部45よりon/off信号を出力し、これにより、診断信号発生器7は診断用磁場発生器8に診断信号として電流を供給する。
【0047】
次に、本発明の第3実施の形態の作用を説明する。
【0048】
検出器1は、第1実施の形態で説明と同様であり、計測信号である電圧信号v1が増幅器2へ入力される。
【0049】
増幅器2および故障診断装置4の構成は第1実施の形態とほぼ同様の構成であるが、故障診断装置4は周期的にディジタル出力部45よりon/off信号を出力し、これにより、診断信号発生器7は検出器1の近傍に設置された診断用磁場発生器8に電流を供給する。この動作を図3(A)で説明したと同様の磁束B一定区間で行うことにより、検出器1は正常の場合に磁場の変化を検出し、例えば、検出器の断線等の異常の場合は診断用磁場発生器8による磁場を検出できない。この結果、プロセッサ42は検出器1が正常か異常かを知ることができる。この結果は、表示部44を介して外部に通知される。
【0050】
このように、第3実施の形態によれば、周期的に診断用磁場発生器8から検出器1へ磁場を与え検出器1による計測信号の変化から検出器1の異常を診断することから、早期に、かつ、確実に検出器の異常を知ることができ、検出器の健全性を維持できる。
【0051】
図8は、本発明の第4実施の形態を示す核融合装置の磁場計測装置のブロック構成図である。
【0052】
本発明の第4実施の形態は、核融合装置の磁場計測装置において、複数の検出器1−1,1−2とこの複数の検出器1−1,1−2の計測信号のいずれかを選択する切替器5とこの選択された検出器の計測信号を入力する増幅器2と診断信号発生器7と故障診断装置4とを備え、診断信号発生器7が選択されていない検出器に診断用信号を与えて、選択されていない検出器による磁場によって選択されている検出器の計測信号の変化を増幅器2を介して故障診断装置4に入力し、故障診断装置4が計測信号に基づく変化状態から検出器の故障を診断し、その結果、故障と判断した場合に、切替器5に対して検出器の切替えを指示して選択されていない検出器へ切替えを行う点に特徴を有する。
【0053】
以上の手段により、診断信号発生器7が選択されていない検出器1−2(説明のため検出器1−1が選択されているものとして)に対して診断信号を与え、これにより発生する磁束変化を検出器1−1が検出して計測信号の変化を増幅器2を介して故障診断装置4へ入力し、故障診断装置4が計測信号の変化から検出器1の故障を診断する。その結果、故障と判断した場合に切替器5に対して検出器1−1の切替えを指示して検出器1−2への切替えを行うことにより故障した現用の検出器1−1を切り放し、予備の検出器1−2を現用として自動的に切替える。
【0054】
図9は、本発明の第4実施の形態を具体的に示す図であって、磁場検出に関わる構成、動作は第3実施の形態とほぼ同様である。
【0055】
本発明の第4実施の形態では故障診断装置4は、周期的に診断信号発生器7に対してon/off信号である制御信号Icを出力し、これにより、診断信号発生器7は、リレー71を動作させ、接点72、73を介して選択されていない予備の検出器1−2に電流を供給して診断用磁場を発生させる。診断の結果、異常と判定した場合、切替器5のリレー51によって接点52、53を介して予備の検出器1−2に切替える。なお、検出器が2個以上の場合も、現用の検出器1−Nとその他の予備の検出器1−Mの間で同様な切替えを行う。
【0056】
この場合、上記するN,Mは、1<NまたはM<I(全検出器数)、若しくは、1=NまたはM=I、但し、NとMとは同じ数ではない。
【0057】
例えば、4個の検出器1−1〜1−4が用意されている場合、初め検出器1−1が現用とし、順次検出器1−2,1−3,1−4を予備とする場合、予め定められた第1の予備の検出器1−2へ切替えると、この検出器1−2が現用とされ、検出器1−3が第1の予備とされ、順次予備の検出器へ切替えるようにする。
【0058】
第4実施の形態に関する作用を図9により説明する。
【0059】
磁場検出に関わる構成、動作および診断用の信号を発生するまでの動作は第3実施の形態とほぼ同様であるが、信号診断信号発生器7は診断用磁場発生器として検出器1−2に対して検出器1−1の診断のため電流を供給する。この場合、検出器1−2へ通電電流の変化により、近傍にある検出器1−1を貫く磁束が変化する。これを図(3)で説明したと同様の磁束B一定区間で行う。この結果、故障診断装置4は、計測信号の変化状態から検出器1−1の診断をする。すなわち、検出器1−1は正常の場合に磁場の変化を検出し、故障診断装置4は検出器1−1が異常か正常かを知ることができる。外部への通知、検出器の切替えは第2実施の形態とほぼ同様に行われる。
【0060】
このように第4実施の形態によれば、選択されていない検出器へ電流を供給して選択されている検出器の計測信号の変化から検出器の異常または正常を知ることができるから、早期に、かつ、正確に予備の検出器へ即座に切替えできる。従って、核融合装置の運転を中止するということがなくなる。
【0061】
図10は、本発明の第5実施の形態を示す核融合装置の磁場計測装置のブロック構成図である。
【0062】
本発明の第5実施の形態は、核融合装置の磁場計測装置において、第2実施の形態の手段に検出器を駆動する駆動装置9を備え、第2実施の形態の手段と同様の手段で検出器の切替えを行うときに、新しく選択した検出器を駆動装置9により切替え前の検出器と同等の計測位置に移動する点に特徴を有する。
【0063】
以上の手段により、第2実施の形態と同様な診断の動作で、切替器5により故障した現用の検出器1−1から予備の検出器1−2に切替わったときに、検出器の駆動装置9により、予備の検出器1−2をそれまでの現用の検出器1−1の計測位置にまで移動するようにしたために検出器の切替え前と切替え後で磁場値を同一条件で計測できる。
【0064】
図11は、本発明の第5実施の形態を具体的に示す図であって、磁場検出および診断、さらに、検出器の切替えに関わる構成、動作は図5に示す第2実施の形態と同様であり、図5に駆動装置9が加わった点が異なる。すなわち、現用の検出器1−1から予備の検出器1−2への切替え発生時に、検出器の駆動装置9を動かして予備の検出器1−2を切替え前に現用の検出器1−1が計測を行っていた位置に移動する。検出器が2個以上の場合も、一般に検出器1−Nと1−Mの間で同様な切替えを行う。
【0065】
この場合、上記するN,Mは、1<NまたはM<I(全検出器数)、若しくは、1=NまたはM=I、但し、NとMとは同じ数ではない。
【0066】
例えば、4個の検出器1−1〜1−4が用意されている場合、初め検出器1−1が現用とし、順次検出器1−2,1−3,1−4を予備とする場合、予め定められた第1の予備の検出器1−2へ切替えると、この検出器1−2が現用とされ、検出器1−3が第1の予備とされ、順次予備の検出器へ切替えるようにする。
【0067】
次に、第5実施の形態の作用を図11により説明する。
【0068】
磁場検出に関わる構成、動作および検出器の切替えまでの動作は図5に示す第2実施の形態と同様であるが、検出器の切替え時に以下の動作も同時に行う。検出器の駆動装置9により現用の検出器1−1と予備の検出器1−2を連動して移動させ、現用の検出器1−1の切替え前と同等の計測位置に調節する。これにより、検出器の切替えに伴う磁場の計測位置および方向が変わり、磁場分布を求める煩雑な処理が不要となる。
【0069】
例えば、図12に示すように、同心円上に現用の検出器1−1、その他予備の検出器1−2,1−3,1−4を並べておき、検出器の駆動装置9によりこの回転盤11を中心10のまわりに回転させる。これにより、順次予備の検出器1−2,1−3,1−4を現用の検出器1−1の位置に移動できることで、検出器を動かすことができる。
【0070】
このように第5実施の形態によれば、第2実施の形態と同様に、早期に、かつ、正確に検出器の異常を判定でき、さらに、本発明の実施の形態によって現用の検出器の位置へ予備の検出器を移動できるから、計測条件が異なることに起因する修正等の処理が不要となる。
【0071】
図13は、本発明の第6実施の形態を示す核融合装置の磁場計測装置のブロック構成図である。
【0072】
本発明の第6実施の形態は、核融合装置の磁場計測装置において、検出器1と増幅器2と故障診断装置4と診断信号発生器7と検出器の駆動装置9とを備え、診断信号発生器7が検出器の駆動装置9に診断用信号を与え、検出器1の計測信号の変化を増幅器2を介して故障診断装置4へ入力し、故障診断装置4が検出器1の計測信号の変化状態から故障を診断する点を特徴とする。
【0073】
以上の手段により、図6に示す第3実施の形態と同様に診断信号発生器7が検出器の駆動装置9に対して診断信号を与えられる。これにより、検出器の駆動装置9が働き、検出器1の位置が変わり磁束を検出する検出器1が検出する計測信号の変化信号を増幅器2を介して故障診断装置4へ入力する。故障診断装置4が検出器1の計測信号から故障を診断することにより検出器1の故障を通知する。
【0074】
図14は、本発明の第6実施の形態を具体的に示す図であって、磁場検出に関わる構成、動作は図7に示す第3実施の形態と同様であり、図7の診断用磁場発生器8の代わりに検出器の駆動装置9を配置した構成である。故障診断装置4は、周期的に診断信号発生器7に対してon/off信号を出力し、診断信号発生器7は検出器の駆動装置9へ電流を供給して駆動装置を動かすようになっている。
【0075】
次に、第6実施の形態の作用を図14により説明する。
【0076】
磁場検出に関わる構成、動作および診断用の信号を発生するまでの動作は図7に示す第3実施の形態と同様である。検出器の駆動装置9は診断信号発生器7から診断信号を入力すると、検出器1を回転運動などにより通常の計測位置から少し動かす。これにより、検出器1を貫く磁束Bが変化する。これを図3で説明したと同様の磁束B一定区間で行う。検出器1は正常の場合に磁場の変化を検出し、異常の場合は駆動装置9の作る運動と磁束Bの値から予測される磁束変化を検出できない。従って、故障診断装置4は検出器1が異常か正常かを知ることができる。
【0077】
このように第6実施の形態によれば、検出器1を少し移動させることに伴う計測信号の変化から検出器1の健全性を診断することができる。従って、早期に、かつ、確実に検出器1が正常か異常かが判断できる。
【0078】
なお、上記した本発明の実施の形態では、検出器の正常・異常の診断結果を表示部により通知する場合を説明したが、他の手段、例えば、電気通信による遠隔部への伝送、音声通報などを用いることも可能である。また、第2実施の形態では、予備の検出器は1台の場合を説明したが、予備が2台以上でも同様の効果となる。さらに、上記の説明では、検出器がコイルの場合について説明したが、他のタイプの検出器、例えば、ホール効果を利用した磁場検出器についても本発明は有効である。
【0079】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1に係る発明によれば、診断信号を予備の検出器に対して与え、それに対応して現用の検出器の計測信号の変化状態から検出器の正常または異常を診断し、検出器の異常を診断すると、予備の検出器へ切替えるようにしたために早期に、かつ、確実に代替の検出器へ即座に切替えができ、装置を一時的に中断することがなく、検出器の取替え作業を不要とすることができる。
【0080】
また、請求項2に係る発明によれば、予備の検出器の位置が現用の検出器の位置となるように駆動して予備の検出器へ切替えるようにしたために予備の検出器へ切替えても計測条件を同じとすることができ、計測条件の変更に伴う煩雑な処理が不要で、正確な計測ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態を示す核融合装置の磁場計測装置のブロック構成図である。
【図2】図1の具体的な構成を示す図である。
【図3】図2の作用を示すタイミングチャートである。
【図4】本発明の第2実施の形態を示す核融合装置の磁場計測装置のブロック構成図である。
【図5】図4の具体的な構成を示す図である。
【図6】本発明の第3実施の形態を示す核融合装置の磁場計測装置のブロック構成図である。
【図7】図6の具体的な構成を示す図である。
【図8】本発明の第4実施の形態を示す核融合装置の磁場計測装置のブロック構成図である。
【図9】図8の具体的な構成を示す図である。
【図10】本発明の第5実施の形態を示す核融合装置の磁場計測装置のブロック構成図である。
【図11】図10の具体的な構成を示す図である。
【図12】図10の作用を示す検出器配置図である。
【図13】本発明の第6実施の形態を示す核融合装置の磁場計測装置のブロック構成図である。
【図14】図13の具体的な構成を示す図である。
【図15】従来の核融合装置の磁場計測装置を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
1 検出器
1−1 現用の検出器
1−2 予備の検出器
2 増幅器
3 診断信号発生器
4 故障診断装置
7 診断信号発生器
8 診断用磁場発生器
9 検出器の駆動装置
41 アナログ入力部
42 プロセッサ
43 メモリ
44 表示部
45 ディジタル出力部
46 バス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic field measuring apparatus for a nuclear fusion apparatus that measures a magnetic field value of a nuclear fusion apparatus that confines plasma by a magnetic field.
[0002]
[Prior art]
In a fusion device that confines plasma by a magnetic field, the magnetic field directly related to plasma confinement is measured by a magnetic field measurement device at multiple locations, and the measured value is used to hold the plasma in an appropriate position. The current value of the electromagnet that forms the magnetic field is controlled. Conventionally, a magnetic probe (detection coil) or a Hall element using the Hall effect has been used as a sensor for such magnetic field measurement. Since these sensors are placed relatively close to the plasma, they can fail due to heat and radiation.
[0003]
Conventionally, whether or not a sensor is normal is determined by a human monitoring the detection signal. In addition, when it is determined that a failure has occurred, the signal line is connected to a spare sensor.
[0004]
FIG. 15 shows a conventional configuration diagram of such a measuring apparatus, and the configuration and operation of each part will be described below.
[0005]
The magnetic field coils 10-1 to 10-n are coils that generate a magnetic field for confining plasma, and supply current from the electromagnet power supplies 20-1 to 20-n. The plasma control device 40 outputs a current reference value obtained by performing a predetermined control calculation to the power supply control devices 30-1 to 30-n, and the power supply control devices 30-1 to 30-n respectively correspond to the corresponding electromagnets. The power supply 20-1 to 20-n controls the current value supplied to the magnetic field coils 10-1 to 10-n.
[0006]
On the other hand, the magnitudes of the magnetic field values are measured by the detectors 61-1 to 61-m of the plasma measuring devices 60-1 to 60-m, and further amplified by the amplifiers 62-1 to 62-m. Then, the result is input to the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional apparatus as shown in FIG. 15 described above, the detectors 61-1 to 61-m, which are constituent elements of the plasma measuring devices 60-1 to 60-m, use coils to change the magnetic field as a voltage signal. It outputs and is placed close to the plasma. These detectors 61-1 to 61-m are installed in a high temperature environment and may be exposed to radiation, which may cause a failure such as disconnection. Therefore, a spare detector is installed in advance, and the connection is changed to the spare detector when a failure occurs. In this case, there are the following problems.
[0008]
First, there is a problem that it is difficult to quickly determine whether a failure has occurred.
[0009]
Secondly, since the switch to the spare at the time of failure is performed by a human, there is a problem that the operation must be temporarily interrupted during that time.
[0010]
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and it is possible to quickly know a failure of the detector, and when a failure is detected, the operation is not interrupted or interrupted. An object of the present invention is to provide a magnetic field measurement device for a fusion device that minimizes time.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1Multiple detectors that output measurement signals obtained by measuring the magnitude of the magnetic field value, one of these detectors as the current detector, the other as the spare detector, and depending on the current detector When a switching signal is input while a measurement signal is selectively output, switching is performed so that the measurement signal of a spare detector is selectively output, and a switch with the spare detector as a current detector, and a current detector as needed A diagnostic signal for diagnosing the spare detector is provided to the spare detector while a diagnostic signal for diagnosing the spare detector as an active detector is provided to the other spare detector by the switching signal. A generator, an amplifier for amplifying a signal based on the diagnostic signal output from the current detector and outputting an amplified signal when the diagnostic signal is given to the spare detector; and From the change state When diagnosing the abnormality of detectors, and a diagnostic device and for outputting the switching signalIt is characterized by that.
[0012]
The invention according to
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a block configuration diagram of a magnetic field measuring apparatus of a nuclear fusion apparatus showing a first embodiment of the present invention.
[0019]
The first embodiment is a magnetic field measurement device for a fusion apparatus, which includes a
[0020]
By this means, the
[0021]
FIG. 2 is a diagram specifically showing the first embodiment, and the
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
[0025]
First, a voltage signal v1 is generated at both ends due to a change in the magnetic flux B interlinked with the coil of the
[0026]
For example, as shown in FIG. 3A, when the change in the magnetic flux B is a trapezoidal wave (usually, the change in the magnetic field of the fusion device is like this), the interval in which the change in the magnetic flux B is 0 (in FIG. When the voltage signal v1 increases at a constant value of 0 and the magnetic flux B increases at a constant rate of change in the interval), the voltage signal v1 becomes a positive value (interval b in the figure). Next, when the magnetic flux B maintains a constant value (Drawing section c) The voltage signal v1 becomes zero. Furthermore, when the magnetic flux B decreases (illustration interval d), the voltage signal v1 takes a negative value. In the illustrated section c, since it takes a relatively long time, if the
[0027]
v3 = R1 · E / (R1 + R2) ---- (1)
[0028]
If the
[0029]
v3 = E ---- (2)
[0030]
Here, E is the internal power supply voltage of the
[0031]
As a result of the above formula (1) or formula (2), the voltage signal v3 is input to the
[0032]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, it is possible to quickly know a failure of the detector, and in the fusion apparatus that generates a constant value magnetic field for a long time, it is caused by the abnormality of the detector. It is possible to avoid inconvenience in advance.
[0033]
FIG. 4 is a block diagram of a magnetic field measurement device for a fusion apparatus according to a second embodiment of the present invention. The magnetic field measurement apparatus for a fusion apparatus includes a plurality of detectors 1-1 and 1-2. A
[0034]
By this means, the
[0035]
FIG. 5 is a diagram specifically showing the second embodiment of the present invention, in which the detectors 1-1 and 1-2 are coils of the same specification, one being a normal detector and the other being a common detector. Use a spare detector. The measurement signals of these detectors are the same as those in the first embodiment and are input to the
[0036]
The
[0037]
Next, the operation of the second embodiment of the present invention will be described.
[0038]
First, the detectors 1-1 and 1-2 are coils having the same specifications. For example, the detector 1-1 is used as the active device and the detector 1-2 is used as a spare. These measurement signals to be detected are the same as those in the first embodiment, and are input to the
[0039]
The
[0040]
As described above, according to the second embodiment, the malfunction of the detector can be promptly known, and the inconvenience due to the abnormality of the detector is generated in the fusion apparatus that generates a constant value magnetic field for a long time. This can be avoided in advance. In addition, when a detector abnormality is detected, the detector is automatically switched to a spare detector, so that the operation can be interrupted or the interruption time can be minimized.
[0041]
FIG. 6 is a block configuration diagram of the magnetic field measurement apparatus of the fusion apparatus showing the third embodiment of the present invention.
[0042]
The third embodiment of the present invention is a magnetic field measurement device for a fusion apparatus, which includes a
[0043]
By the above means, in the magnetic field measuring apparatus of the fusion apparatus, the
[0044]
FIG. 7 is a diagram specifically showing the third embodiment of the present invention. The
[0045]
The
[0046]
The
[0047]
Next, the operation of the third embodiment of the present invention will be described.
[0048]
The
[0049]
The configurations of the
[0050]
As described above, according to the third embodiment, since a magnetic field is periodically applied from the diagnostic
[0051]
FIG. 8 is a block configuration diagram of a magnetic field measurement apparatus of a nuclear fusion apparatus showing a fourth embodiment of the present invention.
[0052]
According to a fourth embodiment of the present invention, in a magnetic field measurement device of a fusion device, a plurality of detectors 1-1 and 1-2 and any one of measurement signals of the plurality of detectors 1-1 and 1-2 are used. A
[0053]
By the means described above, a diagnostic signal is given to the detector 1-2 in which the
[0054]
FIG. 9 is a diagram specifically illustrating the fourth embodiment of the present invention, and the configuration and operation relating to magnetic field detection are substantially the same as those of the third embodiment.
[0055]
In the fourth embodiment of the present invention, the
[0056]
In this case, N and M described above are 1 <N or M <I (total number of detectors), or 1 = N or M = I, where N and M are not the same number.
[0057]
For example, when four detectors 1-1 to 1-4 are prepared, detector 1-1 is initially used, and detectors 1-2, 1-3, and 1-4 are sequentially reserved. When switching to the predetermined first spare detector 1-2, the detector 1-2 is made active, the detector 1-3 is made the first spare, and sequentially switched to the spare detector. Like that.
[0058]
The operation of the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
[0059]
The configuration, operation, and operation until generation of a diagnostic signal relating to magnetic field detection are substantially the same as those in the third embodiment, but the signal
[0060]
Thus, according to the fourth embodiment, it is possible to know the abnormality or normality of the detector from the change in the measurement signal of the selected detector by supplying the current to the unselected detector. In addition, it is possible to immediately switch to the spare detector accurately. Therefore, the operation of the fusion device is not stopped.
[0061]
FIG. 10 is a block configuration diagram of a magnetic field measurement apparatus of a nuclear fusion apparatus showing a fifth embodiment of the present invention.
[0062]
The fifth embodiment of the present invention is a magnetic field measurement apparatus for a nuclear fusion apparatus, which includes a
[0063]
With the above-described means, the detector is driven when the current detector 1-1 that has failed by the
[0064]
FIG. 11 is a diagram specifically showing the fifth embodiment of the present invention, and the configuration and operation related to magnetic field detection and diagnosis, and further switching of the detector are the same as those of the second embodiment shown in FIG. FIG. 5 is different from FIG. 5 in that a
[0065]
In this case, N and M described above are 1 <N or M <I (total number of detectors), or 1 = N or M = I, where N and M are not the same number.
[0066]
For example, when four detectors 1-1 to 1-4 are prepared, detector 1-1 is initially used, and detectors 1-2, 1-3, and 1-4 are sequentially reserved. When switching to the predetermined first spare detector 1-2, the detector 1-2 is made active, the detector 1-3 is made the first spare, and sequentially switched to the spare detector. Like that.
[0067]
Next, the operation of the fifth embodiment will be described with reference to FIG.
[0068]
The configuration and operation related to magnetic field detection and the operation up to the switching of the detector are the same as those in the second embodiment shown in FIG. 5, but the following operations are also performed at the same time when the detector is switched. The current detector 1-1 and the spare detector 1-2 are moved in conjunction with each other by the
[0069]
For example, as shown in FIG. 12, the current detector 1-1 and other spare detectors 1-2, 1-3, and 1-4 are arranged on a concentric circle, and this rotating disk is driven by the
[0070]
As described above, according to the fifth embodiment, as in the second embodiment, the abnormality of the detector can be determined at an early stage and accurately. Further, according to the embodiment of the present invention, the current detector can be determined. Since the spare detector can be moved to the position, processing such as correction due to different measurement conditions becomes unnecessary.
[0071]
FIG. 13: is a block block diagram of the magnetic field measuring apparatus of the nuclear fusion apparatus which shows 6th Embodiment of this invention.
[0072]
The sixth embodiment of the present invention is a magnetic field measurement device for a fusion apparatus, which includes a
[0073]
By the above means, the
[0074]
FIG. 14 is a diagram specifically showing the sixth embodiment of the present invention. The configuration and operation relating to magnetic field detection are the same as those of the third embodiment shown in FIG. 7, and the diagnostic magnetic field of FIG. In this configuration, a
[0075]
Next, the operation of the sixth embodiment will be described with reference to FIG.
[0076]
The configuration, operation, and operation up to generation of a diagnostic signal related to magnetic field detection are the same as those in the third embodiment shown in FIG. When a diagnostic signal is input from the
[0077]
Thus, according to the sixth embodiment, the soundness of the
[0078]
In the above-described embodiment of the present invention, the case where the normal / abnormal diagnosis result of the detector is notified by the display unit has been described. However, other means, for example, transmission to a remote unit by telecommunications, voice notification Etc. can also be used. Further, in the second embodiment, the case where there is one spare detector has been described, but the same effect can be obtained when two or more spare detectors are used. Furthermore, in the above description, the case where the detector is a coil has been described. However, the present invention is also effective for other types of detectors, for example, a magnetic field detector using the Hall effect.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention of
[0080]
Moreover, according to the invention which concerns on
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block configuration diagram of a magnetic field measurement apparatus of a nuclear fusion apparatus showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a specific configuration of FIG. 1;
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of FIG.
FIG. 4 is a block configuration diagram of a magnetic field measurement apparatus of a fusion apparatus showing a second embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing a specific configuration of FIG. 4;
FIG. 6 is a block configuration diagram of a magnetic field measurement device of a nuclear fusion device showing a third embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing a specific configuration of FIG. 6;
FIG. 8 is a block configuration diagram of a magnetic field measurement device of a nuclear fusion device showing a fourth embodiment of the present invention.
9 is a diagram showing a specific configuration of FIG.
FIG. 10 is a block configuration diagram of a magnetic field measuring apparatus of a nuclear fusion apparatus showing a fifth embodiment of the present invention.
11 is a diagram showing a specific configuration of FIG.
12 is a detector arrangement diagram showing the operation of FIG. 10; FIG.
FIG. 13 is a block configuration diagram of a magnetic field measurement apparatus of a fusion apparatus showing a sixth embodiment of the present invention.
14 is a diagram showing a specific configuration of FIG. 13;
FIG. 15 is a block diagram showing a magnetic field measurement device of a conventional fusion device.
[Explanation of symbols]
1 Detector
1-1 Current detector
1-2 Spare detector
2 Amplifier
3 Diagnostic signal generator
4 Fault diagnosis device
7 Diagnostic signal generator
8 Magnetic field generator for diagnosis
9 Detector drive unit
41 Analog input section
42 processor
43 memory
44 display
45 Digital output section
46 bus
Claims (2)
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