JPH0121474B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は超電導磁場コイルを用いてプラズマを
磁場により閉じ込める方式の核融合装置に係り、
特に抵抗損失の低減を図つて高効率の運転を行な
い得るようにした核融合装置に関するものであ
る。

発明の技術的背景 従来、超電導磁場コイルを用いてプラズマを磁
場により閉じ込める方式の核融合装置において
は、超電導コイルを励磁するため給電線（フイー
ダー）として銅帯或いは銅パイプを用いて、空冷
或いは液冷で使用している例が多い。この超電導
コイルは殆んど損失がないため、コイルを励磁す
るための電源から供給されるパワーは、最終的に
は給電線の損失を補うためのものである。

第１図は、この種の従来の核融合装置における
超電導磁場コイルの冷却システムおよびコイル励
磁方式の構成例を示すものである。図において、
１は直流電源、２は超電導磁場コイル、３，４は
給電線、５，６は容器、７はヘリウム冷凍液化装
置、８は液化窒素貯槽、９は液化窒素用パイプ
で、図示のように構成されて磁場コイル２の冷却
と電力供給を行なつている。つまり、コイル２を
液化ヘリウム（LHe）で冷却して超電導コイル
とするためには、コイル２を容器５に収納し、該
容器５にLHeを注入および回収可能な様にパイ
ピングを行ない、かつLHeの循環をヘリウム冷
凍液化装置７により行なう。一方、コイル２を予
冷のためまたは外部からの熱侵入を防ぐために、
さらに大きな容器６を用いて容器５を収納し、容
器５内に冷却パイプ９を取付けてこのパイプ９内
に液化窒素を液化窒素貯槽８から流すことにより
上記の目的を達成する。この場合、窒素はガス化
されて大気放出されることが多いが、このガスは
まだ十分な低温となつている。他方、コイル２を
励磁する場合には、電源１により給電線３，４を
介して電力を供給する。

背景技術の問題点 然乍ら、かかる従来の核融合装置においては上
記コイル２を励磁する場合、給電線３，４の電力
損失が非常に大きな割合を占めることにより大き
な問題が発生する。すなわち、今後核融合装置の
大形化に伴ない、それに使用される超電導の磁場
コイル２も大型化される傾向にある。この様な状
況において、磁場コイル２の給電線として上記従
来の方法を用いた場合、核融合炉の熱出力よりも
回路損失（電源および給電線）が多くなり、結果
的には核融合炉として成り立たなくなる場合が発
生する。

発明の目的 本発明は上記のような事情に鑑みて成されたも
ので、その目的は装置を運転するための電力損失
を極力低減して高効率の運転を行なうことができ
る核融合装置を提供することにある。

発明の概要 上記目的を達成するために本発明では、電源よ
り給電線を介して励磁される超電導磁場コイルを
第１の容器内に収納し、該容器内に液化ヘリウム
を注入すると共に回収可能に前記液化ヘリウムを
循環させ、さらに第２の容器内に前記第１の容器
を収納し冷却管を取付けて該管内に低温液化ガス
を流し込むようにしたプラズマ閉込め方式の核融
合装置において、前記給電線として低温液化ガス
によりその電気抵抗が低下する導体材料を用い、
且つ前記核融合装置本体側の低温液化ガスを前記
給電線を通過させた（吹付けた）後大気中へ放出
する如く構成することを特徴とする。

発明の実施例 以下、本発明の一実施例について第２図ａ，ｂ
を参照して説明する。第２図は、本発明による核
融合装置の構成例を示すもので、第１図と同一部
分には同一符号を付してその説明を省略する。つ
まり、第２図は励磁用給電線を内管３と外管４と
による同軸円筒構造にし、容器６を通過させてコ
イル２に接続し、かつ液化窒素ガスが貯槽８から
パイプ９，１０を通過し、パイプ９のガスは給電
線３と４の間を通つて大気へ放出し、パイプ１０
のガスは内管３の内側を通つて、大気へ放出する
ように構成したものである。さらに、コイル２励
磁のための電力は電源１から給電線３，４を介し
てコイル２へ供給するようにし、また給電線３，
４の同軸円筒を電気的に絶縁するために絶縁物１
１を用い、熱的に外気としや断するために断熱材
１２を外管４の外周側に設けて給電線を構成す
る。

かかる構成においては、超電導磁場コイル２の
冷却方法は従来と同様であるが、コイル２を励磁
するための給電線３，４を同軸パイプ構造のもの
とし、このパイプ間に低温液化ガスを通すことに
より、導体（給電線）抵抗を低下させて、電力損
失を低減する。例えば、銅帯を使用する場合、温
度と電気抵抗の関係は第３図のようになつてい
る。もし、100〓程度まで冷却するとすれば、常
温に比して約1/10程度に低減することが可能とな
る。従来は、コイル２を冷却するための液化窒素
ガスは使用後、大気に直接放出する例が多いが、
この場合のガスはまだ十分に温度が低いためもう
一度給電線３，４を冷却した後大気に放出するよ
うにして液化窒素ガスを再使用する事により、ガ
スの利用率を向上させ運転効率を向上させること
が可能である。

このように、誘電導磁場コイル２を励磁するた
めの給電線を内管３と外管４とによる同軸円筒構
造とし、内管３および内管３と外管４間を低温液
化ガスが吹き抜ける様に構成された給電線を用
い、核融合装置の本体側（炉側）で使用した低温
液化ガスを再使用し、かつ低温液化ガスにより、
上記同軸状の給電線３，４の電気抵抗が低下する
様な導体材料を用いるようにしたので、以下の如
き効果が得られるものである。

(1) 給電線３，４を同軸構造とすることにより、
ストレイインダクタンスを低減させる事が出
来、過渡時の特性を向上させることができる。

(2) 従来大気放出していた低温液化ガスを再度使
用する事により、ガスの利用率が向上する。

(3) 給電線３，４を上記の低温液化ガスで冷却す
ることにより、電気抵抗を低下させることが可
能であり、給電線の抵抗損失を低減して核融合
炉の全体損失を低減させることができ、運転効
率の大幅な向上を図り得るものである。尚、上
記において給電線を同軸構造としなくても、第
４図のようにガスダクト１３内を平行導体３，
４を通し、このダクト１３内に低温液化ガスを
通すことによつても、同様の効果を得ることが
できる。

また、第５図に示すように低温ガスを貯槽か
ら直接に給電線を冷却しても同様の効果が得ら
れる。

発明の効果 以上記載のように本発明によれば、装置を運転
するための電力損失（抵抗損失）を極力低減して
極めて高効率の運転を行なうことができる信頼性
の高い核融合装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の核融合装置を示す図。第２図
ａ，ｂは本発明の核融合装置の一実施例を示す
図、第３図は本発明の作用を説明するための図、
第４図および第５図は本発明の他の実施例を示す
図である。 １……直流電源、２……超電導磁場コイル、
３，４……同軸円筒の給電線、５，６……容器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電源より給電線を介して励磁される超電導磁
   場コイルを第１の容器内に収納し該容器内に液化
   ヘリウムを注入すると共に回収可能に前記液化ヘ
   リウムを循環させ、さらに第２の容器内に前記第
   １の容器を収納し冷却器を取付けて該管内に低温
   液化ガスを流し込むようにしたプラズマ閉め方式
   の核融合装置において、前記給電線として低温液
   化ガスによりその電気抵抗が低下する導体材料を
   用い、且つ前記核融合装置本体側の低温液化ガス
   を前記給電線を通過させた後大気中へ放出する如
   く構成したことを特徴とする核融合装置。 ２ 給電線は内管と外管とによる同軸円筒構造と
   し、内管および内管と外管間を低温液化ガスが吹
   き抜ける様に構成したものである特許請求の範囲
   第１項記載の核融合装置。