JP5985400B2 - パルス負荷冷却のための方法及び装置 - Google Patents
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Description
−トカマクの中で観測できる物理的パラメータに予め設定した変化がある場合に、信号は生成される;
−次の物理的パラメータの少なくとも1つの予め設定した変化がある場合に、信号は生成される:トカマクの内部温度の予め設定した上昇;トカマクをプラズマ生成段階に切り替えるための手動又は自動制御信号;圧力及び/または電流及び/または電圧及び/または磁界計測に関連した電気的信号;あるいは、カメラあるいは1つ以上の光ファイバ等の光学測定器によって供給された信号;
−トカマクがもはやプラズマ生成段階中にない場合、その方法は冷却機が作動流体を液化し、またバッファリザーブの中に液化された流体を貯蔵する、少なくとも1つの期間を備え、選択的に活性化することができるヒータを介してリザーブ中の液化された流体のレベルを閾値以下に維持し、そして、プラズマ段階が始められる場合、ヒーターが非活性化される前、またリザーブ中の液位が減少する前に、冷却機によって生成された冷却能が増大することにより、冷却能が生み出される、すなわち、トカマクの中でプラズマに達していることを示す信号は、ヒータの非活性化、及びプラズマ生成の間、トカマクの構成機器を冷却するための液体の気化に起因するリザーブの液位の低下に先行する;
−冷却機によって生成された冷却能の低レベルへの減少は、構成機器上の熱負荷における予め設定した変化(すなわち構成機器の冷却要求における予め設定した変化)に応じて自動的に起きる;そして
−冷却機によって生成された冷却能の減少は、自動的に次の少なくとも1つに応じて起きる:構成機器と作動流体の間の熱交換を確保する流体回路の予め設定した温度減少を示す信号;貯溜タンク中の液体ヘリウムの液位の増加;冷バイパスの開口部閾値;及び/または冷却コンプレッサかタービンの閾値速度。
−少なくとも1つのコンプレッサを装備しているステーションであって、作動ガスを圧縮するためのステーション;
−少なくとも1つの熱交換器及び圧縮ステーションから出力された動作ガスを膨張するための少なくとも1つの構成機器を備えている予備冷却/冷却器;
−冷却された作動流体と構成機器との間で熱を交換するためのシステム;
そして
−構成機器で熱を交換した流体を圧縮ステーションへ戻すためのシステム、
トカマクがプラズマ生成段階にある場合、冷却能を相対的に高レベルに急速に増加させるために、前記冷却機によって生じた冷却能を確保して規制することで冷却機を制御するための電子ロジックを備えた冷却装置であって、その冷却装置は、トカマクはプラズマが始められようとしているごとに、起動信号を出力するエミッタを備え、電子ロジックは、信号の受取により冷却機により生じた冷却能の増加を自動的に命じるための前記起動信号を受け取る受信機を備えていることを特徴としている。
−冷却装置は、トカマクで観測できる物理的パラメータの値を測定し、プラズマに達したかどうかを示すセンサを備え、そのセンサは電子制御ロジックに入力を提供するためにエミッタに信号を出力する;
−センサは、次の少なくとも1つを備えている:トカマクの内部か外部温度を検出するセンサ;プラズマ生成段階への「スタンバイ」段階と呼ばれるものにトカマク・スイッチを手動あるいは自動コマンドを求めることを検出するためのスイッチング・センサ;
あるいはトカマクの計装の中にある他の電気的なセンサ;
−予備冷却/冷却器は、作動サイクル中に液化された流体のバッファリザーブ、ヒータ、それはリザーブの液化された流体のうちのいくらかを蒸発させるために選択的に活性化することができるヒータ、リザーブの流体と構成機器の間の選択的な熱交換のための回路を備え、冷却装置は構成機器上の熱負荷を測定するセンサを備え、電子制御ロジック、すなわち構成機器上の熱負荷の予め設定した減少を示す信号に応じて冷却機によって生成された冷却能を相対的に低レベルへ弱めるようにプログラムされている電子制御ロジックに信号を出力する構成機器上の熱負荷を測定するセンサ;
−構成機器上の熱負荷を測定するセンサであって、次の少なくとも1つを備え:すなわち、構成機器と作動流体の間の熱交換を選択的に確保する流体回路中の温度を検出するためのセンサ;圧力検出器;ヒータに供給された電力を測定するための手段;また冷却コンプレッサ及び/またはタービンの速度を測定するための手段;
−プラズマ生成段階中の構成機器における熱交換によって沸騰することにより消費されるように供給されている貯蔵された液体のバッファリザーブ;
−サイクル圧力(すなわち作動サイクル中にさらされる作動流体の圧縮の圧縮レベル)の変化、及び/または、サイクル流量(すなわち作動サイクルに通じる作動流体の流量)の変化によって得られる冷却機によって生じる冷却能の変化:そして
−サイクルの圧力と流量の変化は、冷バイパス、室温貯蔵タンク、及びタンク中の液体ヘリウムの消費の制御バルブの併用によって平滑化される。
−液体ヘリウムの消費(図5及び6の中の液位N参照);そして
−圧縮ステーション(上記参照)の電源消費。
−作動サイクル中の圧力設定値曲線;
−オプションのサイクル変換器(作動サイクル中のヘリウム流量の制御用)の周波数の制御曲線;そして
−冷バイパス30が開いている程度、
例えば、電子ロジック15に統合されて、デジタル・コンピュータによって設定されてもよい。デジタル・コンピュータは、例えば単純なパラメータ化することができる整数論的関数排他的論理和を使用する内部状態予測モデル(arithmetic function or else an internal state prediction model )により、電源消費を最適化する目的でより良い調整ができる。
Claims (15)
- 「トカマク」(11)の構成機器(1)、すなわち断続的にプラズマを生成するための設備(11)の構成機器(1)を冷却し、作動サイクル(3)へのヘリウム等の作動流体が供される冷却機(2)を使用するパルス負荷方法であって、
前記パルス負荷方法は、圧縮(12)、冷却及び膨張(22,11)、前記構成機器(1)との熱交換(32)、及び加熱の各工程を備え、
前記トカマク(11)がプラズマ生成段階にある場合においては、前記冷却機(2)によって生成される冷却能が相対的に高レベルへ増加しつつあるのに対し、前記トカマク(11)がもはやプラズマ生成段階の中にない場合においては、前記冷却機(2)によって生成される冷却能が、相対的に低レベルへ減少するものであり、
前記冷却機(2)によって生成される冷却能の増加が、前記トカマク(11)中のプラズマ開始の1ステップの間に生成された信号(S)に応じて自動的に引き起こされることを特徴とする、パルス負荷方法。 - 前記トカマク(11)の中で観測できる物理的パラメータに予め設定した変化がある場合、信号(S)が生成されることを特徴とする、請求項1に記載のパルス負荷方法。
- 次の物理的パラメータの少なくとも1つに予め設定した変化がある場合に、すなわち、前記トカマク(11)の内部温度の予め設定した上昇、トカマクをプラズマ生成段階に切り替えるための手動か自動の制御信号、圧力、及び/又は、電流、及び/又は電圧、及び/又は磁界計測に関連した電気的信号、あるいはカメラあるいは1つ以上の光ファイバーのような光学測定器によって伝えられた信号、により信号(S)が生成されることを特徴とする、請求項1又は2に記載のパルス負荷方法。
- 前記トカマク(11)がもはやプラズマ生成段階中にない場合、前記冷却機(2)が作動流体を液化し、またバッファリザーブ(4)の中に液化された流体を貯蔵する、少なくとも1つの期間を備え、選択的に活性化することができるヒータ(5)を介してリザーブ(4)中の液化された流体のレベルを閾値以下に維持し、そして、プラズマ段階が始められる場合、ヒータ(5)が非活性化される前、またリザーブ(4)中の液位が減少する前に、前記冷却機(2)によって生成された冷却能が増大し、すなわち、前記トカマクの中でプラズマに達していることを示す信号は、ヒータ(5)の非活性化、及びプラズマ生成の間、前記トカマクの構成機器(1)を冷却するための液体の気化に起因するリザーブ(4)の液位の低下に先行し、前記トカマクの中でプラズマに達していることを示す信号は、ヒータ(5)、及び前記トカマクの構成機器(1)をプラズマ生成に冷えることにより流動性の気化に起因するリザーブ(4)の中の液位の低下の非活性化に先行することを特徴とする、請求項1乃至3の何れか1項に記載のパルス負荷方法。
- 前記冷却機(2)によって生成された冷却能の低レベルへの減少は、前記構成機器(1)上の熱負荷における予め設定した変化、すなわち前記構成機器(1)の冷却要求における予め設定した変化に応じて自動的に引き起こされることを特徴とする、請求項1乃至4の何れか1項に記載のパルス負荷方法。
- 前記冷却機(2)によって生成された冷却能の減少が、次の少なくとも1つ、すなわち、前記構成機器(1)と作動流体の間の熱交換を確保する流体回路(7)の予め設定した温度(T)減少を示す信号、貯溜タンク中のヘリウム液位の増加、冷バイパスの開口部閾値、及び/又は冷却コンプレッサ若しくはタービンの閾値速度、に応じて自動的に引き起こされることを特徴とする、請求項1乃至5の何れか1項に記載のパルス負荷方法。
- 前記作動サイクルにおける作動流体の少なくとも1つの圧力サイクルのレベルの変更、及び/又は、特に圧縮中の作動サイクルを用いたコンプレッサの回転速度の変更によって、冷却能の生成の増加又は減少を達成することを特徴とする、請求項1乃至6の何れか1項に記載のパルス負荷方法。
- 生成された冷却能の増加又は減少は、前記冷却機によって消費された電力を直接あるいは間接的に変えることにより達成されることを特徴とする、請求項1乃至7の何れか1項に記載のパルス負荷方法。
- トカマク(11)の構成機器(1)を冷却し、ヘリウム等の作動流体の作動回路を構成する回路を備えた冷却機(2)を具備するパルス負荷冷却装置であって、前記冷却機(2)の回路は、
−少なくとも1のコンプレッサ(8)を具備し、作動ガスを圧縮するための圧縮ステーション(12)と、
−少なくとも1つの熱交換器(10)及び前記圧縮ステーション(12)から出力された作動ガスを膨張するための少なくとも1つの構成機器(1)を備えた予備冷却/冷却器(9)と、
−冷却された作動流体と前記構成機器(1)との間で熱交換するためのシステム(4、7、12)と、
−構成機器(1)で熱交換した流体を前記圧縮ステーション(12)へ戻すためのシステム(13、14、10)と、を備え、
該パルス負荷冷却装置は、前記トカマク(11)がプラズマ生成段階にある場合、冷却能を相対的に高レベルに急速に増加させるために、前記冷却機(2)によって生じる冷却能の調節を保証する冷却機(2)を制御するための電子ロジック(15)を備え、
前記トカマク(11)が、プラズマが開始される毎に起動信号(S)を出力するエミッタ(112)を備え、前記電子ロジック(15)が、信号の受取りにより前記冷却機(2)により生じた冷却能の増加を自動的に命じるための前記起動信号(S)を受け取る受信機を備えていることを特徴とする、パルス負荷冷却装置。 - 前記トカマク(11)中で観測される物理的パラメータの値を測定し、プラズマが発生したかどうかを指示するセンサ(111)を備え、前記センサ(111)が電子制御ロジック(15)に入力を供給する目的でエミッタ(112)に信号を出力することを特徴とする、請求項9に記載のパルス負荷冷却装置。
- 前記センサ(111)が次の少なくとも1つ、すなわち、前記トカマク(11)の内部温度又は外部温度を検出するためのセンサ、いわゆる「スタンバイ」段階からプラズマ生成段階へと前記トカマクが切り替わることを要請する手動又は自動の命令を検出するためのスイッチング・センサ、あるいは前記トカマクの設備の中にある他の電気的なセンサ、を備えていることを特徴とする、請求項10に記載のパルス負荷冷却装置。
- 前記予備冷却/冷却器(9)が、作動サイクル中に液化された流体のバッファリザーブ(4)、リザーブ(4)の液化された流体のうちのいくらかを蒸発させるために選択的に活性化することができるヒータ(5)、及び前記リザーブ(4)の流体と前記構成機器(1)の間の選択的に熱交換させるための回路(7)とを備え、
該パルス負荷冷却装置は、前記構成機器(1)の上の熱負荷を測定するセンサ(6)、すなわち冷やされる構成機器(1)の冷却要求の量の代表値の測定を行うセンサ(6)を備え、該センサ(6)は、電子ロジック(15)へ信号(T)を伝達する構成機器(1)の熱負荷の測定を行い、前記電子ロジック(15)は、前記構成機器(1)の熱負荷の予め設定した減少を示す信号(T)に応じて前記冷却機(2)によって生成された冷却能を相対的に低レベルに減少させるようにプログラムされていることを特徴とする、請求項9乃至11の何れか1項に記載のパルス負荷冷却装置。 - 前記構成機器(1)の上の熱負荷を測定する前記センサ(6)が、次の少なくとも1つ、すなわち、前記構成機器(1)と作動流体の間の熱交換を選択的に確保する流動性の回路(7)の中の温度(T)を検出するためのセンサ、圧力検出器、前記ヒータに供給された電力を測定するための手段、又は冷却コンプレッサ及び/若しくはタービンの速度を測定するための手段を備えていることを特徴とする、請求項12に記載のパルス負荷冷却装置。
- 前記電子ロジック(15)が、少なくとも作動サイクル中の作動流体の圧力サイクルのレベルを制御し、及び/又は、作動サイクル中、特に圧縮中に使用されるコンプレッサの回動速度を制御することにより、前記冷却機(2)によって生成された冷却能を変えるように構成されることを特徴とする、請求項9乃至13の何れか1項に記載のパルス負荷冷却装置。
- 前記電子ロジック(15)が前記冷却機によって消費された電力を直接あるいは間接的に調節するように構成されることを特徴とする、請求項9乃至14の何れか1項に記載のパルス負荷冷却装置。
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