JPH01161189A - 核融合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は核融合装置に係り、特に無電流形環状核融合装
置に関する。

（従来の技術） 無電流形すなわち積極的にプラズマ電ｄδを流さない環
状核融合装置にはステラレータ、１〜リサ１−ロン、ヘ
リ第１−ロン、ヘリアック、ステラレータ、レビｌ−ロ
ン、マルチポール等の種々の装置があるが、いずれもプ
ラズマには電流を流さず外部磁場コイルによって生じる
磁気面によってプラズマを閉じこめている。さてこの種
の環状プラズマを核融合装置内の定められた空間に閉じ
こめるためには、プラズマの圧力と外部磁場との間には
、ある関連がある。プラズマ圧力はプラズマの温度と密
度の積に比例するが、環状プラズマはプラズマ圧力が増
加すると外に拡がろうとする。この拡がりを防ぐように
するのが垂直磁場Ｂｖである。

核融合をおこさせるためには、プラズマを高温に加熱す
る必要があるが、この加熱を行うことによりプラズマの
圧力も−」−昇するためプラズマを核＝３− 融合装置内の定められた所に閉じこめておくためには、
プラズマの加熱、プラズマの温度上昇、プラズマの圧力
上昇に応じて、垂直磁場Ｂｖもふやしてやる必要がある
。

しかし、垂直磁場Ｂｖをふやしてやると環状プラズマに
周回電圧が発生し、これによりプラズマ中に電流が誘起
される。プラズマ中に電流が誘起されると、これによる
磁場が生じ磁気面をみだし場合によってはプラズマをう
まく閉じこめられなくなる。

（発明が解決しようとする問題点） このように無電流形環状核融合装置ではプラズマを加熱
し、温度が−Ｉ］昇した時に垂直磁場Ｂｖを強めてやる
必要があるため、これによって発生するプラズマ電流に
よる磁気面の乱れと、結果として生ずるプラズマ閉じ込
めの悪化が問題であった。

本発明の目的とする所は、無電流環状核融合装置におい
てプラズマを加熱しプラズマの温度が上昇して垂直磁場
Ｂｖを強めてもプラズマ電流が全体として流れないよう
にし、結果として磁気面の乱れがなく高温プラズマを良
好に閉じ込めることができる核融合装置を提供すること
にある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するだめの丁段） 本発明では、無電流環状核融合装置に高周波加熱形の電
流駆動装置、又は接線入射形の中性粒子入射装置等で構
成される電流駆動形加熱装置の少なくとも一方を設け、
垂直磁場変動に起因するプラズマ電流を打ちけすように
した。

（作　用） 垂直磁場変動時に周回電圧が発生しプラズマ電流が誘起
されるが、電流駆動装置又は電流Ｉ駆動形加熱装置によ
り、上記誘起されたプラズマ電流を打ち消す方向に電流
を駆動し、全体としてのプラズマ電流をゼロとする。こ
れによりプラズマ電流に起因する磁気面の乱れはなく高
温プラズマが安定に保持される。

（実施例） 実施例１− 以下、本発明による核融合装置の第１の実施例につき説
明する。第１図はトルサ１−ロン形の核融合装置に電流
駆動形加熱装置として接線入射中性粒子入射装置を適用
した実施例である。

第１図は一部切欠平面図、第２図は第１図のＡ、−Ａ線
に沿う矢視断面図である。両図において（１）は環状の
亜鈴形断面を有する真空容器、（２）は並列に巻いた２
個一対のヘリカルコイルであり真空容器（１−）の外壁
部にヘリカル形状に巻回されている。■は上下一対の外
側垂直磁場コイル、（４）は−Ｊ―下一対の内側垂直磁
場コイルである。尚ここで第１図には外側及び内側垂直
磁場コイルは一部切欠して省略しである。（ト）は真空
容器■の中に閉じこめられているプラズマである。（６
）は接線入射形の中性粒子入射装置であり、ドリフＩ〜
管■を通して真空容器（１）に接続されている。

尚これは高周波加熱形の電流駆動装置に代えてもよいし
、両者を共用してもよい。

次にこの実施例の作用について説明する。

に記構酸の１〜ルサＩ〜ロン形の核融合装置において、
まず１対のヘリカルコイル■及び１対の内側垂直磁場コ
イル■には同方向の電流が流され、−万一対の外側垂直
磁場コイル■にはそれらと逆向の電流が流されプラズマ
の閉じこめに必要な磁場が形成される。ここで図示しな
いプラズマ生成装置によりプラズマ０が生成される。

さらにプラズマ（ハ）は、図示しないプラズマ加熱装置
により加熱される。プラズマ０が加熱されると、プラズ
マ■の圧力は上昇し、プラズマ（ハ）は円環状の外周側
に、拡がろうとする。この時、プラズマ（ハ）を一定の
位置に閉じ込めておくためには、内側及び外側の垂直磁
場コイル■、（４）の電流値を増し、垂直磁場（Ｂｖ）
を増してやる。この時プラズマ０には周回電圧（Ｖ＋、
）が発生し、これによりプラズマ電流（ＩＰＬ）が流れ
ようとする。

もし、この時プラズマ電流（Ｉｐ＋、）をそのまま流し
ておくと、これによる磁場により閉じ込め磁気面がこわ
されてしまい、プラズマも崩壊してしまう。そこで、本
実施例１では、垂直磁場Ｂｖを増してやると同時に中性
粒子入射装置（６）から中性ビーム（ＩＮ）をプラズマ
■に接線方向に向（づて第１図の様に周回電圧（Ｖ＋−
）及びプラズマ電流（Ｉ　ｐ　ｔ、、）と逆向きに入射
してやる。そうすると中性粒子ビームはプラズマ０中で
電離され、ビームによってプラズマ中に電流（ＩＢ）が
励起される。

この励起電流（Ｉ１３）は、プラズマ電流（Ｉｐ）と逆
向きであり互いにキャンセルするように中性粒子入射装
置（へ）の出力を制御する。その結果、プラズマ０中の
全体としての電流はゼロ又は小さい値となる。

このようにしてプラズマ■中の全体としての電流がゼロ
又は小さい値となるので、これによる磁気面への影響は
ゼロ又は非常に小さい値となり、磁気面は乱れず、高温
のプラズマが安定に閉じ込められる効果がある。

尚上記実施例１では、無電流環状核融合装置としてトル
ザ１〜ロン形核融合装置を例にとって説明したが、他の
形の無電流環状核融合装置例えばヘリ第１−０ン、ステ
ラレータ、ヘリアック。

レビ１〜ロン、オクタボールなどであっても良い。

又、電流ＩＷ２動形加熱装置として接線入射中性粒子入
射装置を用いたが、高周波加熱形の電流駆動装置に代え
てもよいし、両者を共用してもより１゜ 実施例２ また、実施例１では、電流駆動装置又は電流駆動形加熱
装置として、接線入射中性粒子入射装置を例にとって説
明したが、他の形の電流駆動装置又は電流駆動形加熱装
置例えば低域混成波帯高周波加熱装置、イオンサイクロ
トロン周波数帯高周波加熱装置、電子サイクロＩ−ロン
周波数帯高周波加熱装置、相対論的電子ビー１１装置な
どまたはそれらの組合せを採用しても良い。

実施例３ また、核融合装置のプラズマ電流を検出する手段を設け
、これによりプラズマ電流を計測し、プラズマ電流がゼ
ロとなるよう電流駆動装置または電流駆動形加熱装置の
出力をフィードバック制御するようにしても良い。

実施例４ さらに、プラズマの温度、密度及びこれらの時間変化を
検出し、これから必要な垂直磁場を求め、垂直磁場の制
御を行うような核融合装置では、垂直磁場の変動分及び
これによって誘起されるであろうプラズマ電流を計算に
よって求め、この計算によって求められたプラズマ電流
を打消すように電流駆動装置又は電流駆動形加熱装置の
出力を制御してもよい。

実施例５ また、必要な垂直磁場をプラズマ水平方向の位置及びそ
の時間変化を検出して求めるようにしたものについても
、同しく誘起されるであろうプラズマ電流を計算によっ
て求め、この電流を打消すように電流駆動装置又は、電
流駆動形加熱装置の出力を制御しても良い。

実施例６ また、プレプログラムされた運転パターンにより、垂直
磁場及び電流駆動装置又は電流駆動形加熱装置を制御し
ても良い。

実施例７ さらに前記した電流駆動装置を第１の電流駆動装置とし
、又電流駆動形加熱装置を第１の電流駆動形加熱装置と
し、その何れか一方によって駆動されるプラズマ電流の
向きとは逆方向のプラズマ電流をＩＩＩ動することので
きる第２の電流駆動装置又は第２の電流駆動形加熱装置
を設け、垂直磁場を立−］二げろ時は第１の電流駆動装
置又は第１の電流駆動形加熱装置を運転し、垂直磁場立
上げ時に誘起されるプラズマ電流を打ちけすようにし、
垂直磁場の立」二げが完了し、垂直磁場の立上げに起因
するプラズマ電流が、流れないようになってからは、第
２の電流駆動装置又は第２の電流駆動形加熱装置も運転
するようにし、これによって第１の電流駆動装置又は第
１の電流駆動形加熱装置によって駆動された電流を打ち
消すようにしても良い。

実施例８ また、電流駆動形加熱装置を用いる場合、プラズマの加
熱と電流駆動を同一の装置で兼用しても良い。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、本発明による無電流環状核融合装置に
よれば、プラズマ加熱時にも垂直磁場の変動に起因する
プラズマ電流を打ち消し、全体としてプラズマ電流が流
れないため、磁気面がこわれず、安定に高温プラズマを
保持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による核融合装置の第１の実施例を示す
一部切欠平面図、第２図は第１図のＡ−へ線に沿う矢視
断面図である。 １・・・真空容器、　　　　　　　２・ヘリカルコイル
、３・・外側垂直磁場コイル、　４・・内側垂直磁場コ
イル、５・・プラズマ、　　　　　　　６・中性粒子入
射装置、７・ドリフＩ〜管、　　　　　Ｂν・垂直磁場
、ＶＬ・周回電圧、ＴＰＬ”’ＶＬによって流れるプラ
ズマ電流、■、・中性粒子ビーム、 １’　Ｒ中性粒子ビー１１により励起されるプラズマ電
流。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）垂直磁場コイルを有し、かつプラズマに積極的に
   電流を流さない環状核融合装置において、電流駆動装置
   または電流駆動形加熱装置の少なくともいずれか一方を
   有し前記環状核融合装置の垂直磁場を変動させた時に生
   じる周囲電圧に起因して発生するプラズマ電流を打ち消
   すように前記電流駆動装置または電流駆動形加熱装置の
   少なくともいずれか一方を運転するようにしたことを特
   徴とする核融合装置。
2. （２）電流駆動装置又は電流駆動動形加熱装置として中
   性粒子入射装置、高周波加熱装置、相対論的電子ビーム
   入射装置のいずれか又は複数個を組合せて用いたことを
   特徴とする特許請求範囲第１項記載の核融合装置。
3. （３）プラズマ電流検出器を設け、これによりプラズマ
   電流を計測し、プラズマ電流値がゼロとなるように電流
   駆動装置または電流駆動形加熱装置等の出力を制御した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の核融合装置。
4. （４）プラズマの温度、密度及びこれらの時間変化を検
   出して必要な垂直磁場を求め、垂直磁場の制御変動分に
   応じ電流駆動装置または電流駆動形加熱装置を運転制御
   するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のいずれかに記載の核融合装置。
5. （５）プラズマ水平方向位置及びその時間変化を検出し
   て必要な垂直磁場を制御するようにしたものに対し、前
   記電流駆動装置又は電流駆動形加熱装置を運転制御する
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の核融合装置。
6. （６）プレプログラムされた運転パターンにより垂直磁
   場及び電流駆動装置又は電流駆動形加熱装置を運転制御
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５
   項のいずれかに記載の核融合装置。
7. （７）特許請求の範囲第１項ないし第６項記載の電流駆
   動装置を第１の電流駆動装置とし、電流駆動形加熱装置
   を第１の電流駆動形加熱装置とし、その少なくとも何れ
   か一方によって駆動されるプラズマ電流の向きとは逆方
   向のプラズマ電流を駆動させることができる第２の電流
   駆動装置又は第２の電流駆動形加熱装置を設け、垂直磁
   場が一定もしくはこの変動が小さくなって後は、第２の
   電流駆動装置又は第２の電流駆動形加熱装置を運転制御
   して、第１の電流駆動装置又は第１の電流駆動形加熱装
   置によって駆動されるプラズマ電流と逆向きの電流を駆
   動し、全体としてのプラズマ電流をなくするようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項の
   いずれかに記載の核融合装置。
8. （８）電流駆動形加熱装置を用いる場合、プラズマの加
   熱と電流駆動を前記電流駆動形加熱装置で兼用したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７項のいず
   れかに記載の核融合装置。