JPH01227092A - ヘリカルコイル付核融合装置の製作法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はヘリカルコイル付核融合装置に係り、特に、放
電管の表面にら旋状の溝をもち、そのら旋状溝にヘリカ
ルコイルを巻回したヘリカルコイル付核融合装置の製作
法に関する。

〔従来の技術〕

プラズマを磁場によって閉じ込める核融合装置には種々
の電磁コイルを備えているが、ヘリオトロン型、ステラ
レータ型およびトルサトロン型等の装置では、プラズマ
を取り囲むように配置されたらヘリカルコイルがプラズ
マ閉じ込め用の磁場を発生する重要な働きをする。大規
模な装置では、放電管の外側にヘリカルコイルを巻回す
るのが一般的であり、プラズマの性能を向上させるには
、寸法精度の高いら旋状の溝を設け、ここにコイルを組
み込むような構造とし、放電管内のプラズマとヘリカル
コイルとの間の距雛が出来るだけ小さくなるようにすの
が一般的である。

従来のヘリカルコイル付核融合装置では、特開昭５３−
４４７９８号公報に記載のように、ら旋状の溝付放電管
を製作し、溝に合せてヘリカルコイルを連続的に巻回す
製作方法がある。また、日立評論ＶＯＬ、６２ＮＱ５　
（１９８０年５月）第２９頁から第３２頁において論じ
られているように、この種の装置として最大規模のもの
であるヘリカルコイルでは、高寸法精度に仕上げられた
真空容器（放電管とも称す）に対し、ＮＬ工作機を使い
加工した金型で成形した導体をら旋溝内で接続し特殊な
寸法測定装置でコイル位置を決めながら巻回す製作方法
が採用されている。

その他、ら旋状の溝が付かない型式のヘリカルコイル付
核融合装置の例は、特開昭５２−７０２９９号公報に記
載のように、ヘリカルガイドに沿って、半白げにより形
成したヘリカルコイルを組み込み巻回す製作方法がある
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、ヘリカルコイルを製作するに際し、コ
イル導体に張力を加え連続的に巻くと導体のねじりが変
化し、かつ、最短距離の軌跡を通るようにずれ出すため
に、コイル導体に張力を加えず巻回し、所定位置にスペ
ーサやヘリカルガイドを介して押え込んでいく製作法で
あり、小断面の導体のヘリカルコイルの製作法である。

あるいは、前述の文献日立評論ＶＯＬ、６２Ｎａ５（１
９８０年５月）第２９頁から第３２頁において論じてい
るヘリカルコイルでは、所要断面が１７　ｎｗｎ　Ｘ　
８４Ｉと大きいため、導体断面を１７ｎｎＸ２８ｎｎ＋
Ｘ三段重ねとし、成形しやすく分割したにもかかわらず
、ら旋溝内では張力も加えることも出来ず、成形しなが
らドラムに巻いた導体を連続的に巻回すことが実験の結
果判明したため、ら旋溝を広げ作業空間を確保した上で
、外部で所定寸法に成形した導体をら旋溝内で接合しな
がらトーラス方向に巻回すように設計し製作したもので
ある。

従って、常電導であっても装置の規模が従来より大型化
し、かつ、高性能を要求される場合は、作業性上の制約
により装置の基本設計が成り立たなくなるとか、超電導
の場合には導体に十分な張力を加えて巻線すことが出来
ないため、クエンチして所要性能が得られなかった。

本発明の目的は、ヘリカルコイル付核融合装置において
、放電管表面のら旋溝に手作業では不可−能な大断面導
体を連続的に、高寸法精度を保ちながら、張力を加えて
ヘリカルコイルを巻付は作業が出来るような製作法を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、トーラスに沿ってドーナツ状の巻枠を準備
し、その巻枠に放電管のら旋状溝の底面部分のみを予め
巻付け、溝底部の寸法精度が所要範囲内になるように加
工調整した後、その巻枠の残りめ表面から支持されるよ
うな、着脱可能な大きさに分割し、精度良く加工された
ヘリカルコイル巻線ガイドの溝の片側の面のみを利用し
、ヘリカルコイル用導体をドラムに巻付けたものをら旋
状溝の底面を基準として張力を加えながら巻付は作業を
し、コイル仮押えを用いて巻付けの終った部分を順次押
え付け、コイルのずれ出しを図る。

巻付けの終ったヘリカルコイルの寸法精度を確認した後
、ヘリカルコイル巻線ガイドを、順次、ら旋溝壁の帯状
曲片に置き換え溶接接合して組立てる。その後、ら旋溝
部以外の放電管全体について成型された板材を溶接接合
して組立て、最後に、ドーナツ状の巻枠を解体除去する
製作方法とすることにより達成される。

〔作用〕

巻枠にら旋溝底面を巻付けることにより、巻枠を基準と
してトーラス全周にわたり、ら旋溝底面を同一基準で機
械加工することが容易となり、ヘリカルコイルを巻付け
るら旋溝底面の寸法精度を確保出来る上に、放電管を含
めた装置の製作上の寸法基準とすることが出来る。また
、ら旋溝底面のみに対して、分割された着脱可能なヘリ
カルコイル巻線ガイドとコイル仮押えを利用することに
より、ヘリカルコイル導体に張力を加えた時、障害とな
る部分のヘリカルコイル巻線ガイドとコイル仮押えを一
時除去しながら、導体ドラムを巻枠に対し巻回して作業
することが出来るので、残留張力を持ったゆるみのない
高寸法精度のコイルを巻付は出来る。更に、ら旋溝側壁
や他の放電管部の部材の組立て溶接時に巻枠を変形防止
金具や寸法基準とすることが出来るため、精度の良い製
作法となる。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的実施例を図を用いて説明する。

第２図は表面にら旋状の溝をもつ放電管の概略図で、第
１図は第２図の１−１矢視断面図でコイルを組込んだ状
態を示している。ここで、放電管１はステンレス鋼など
の非磁性材の帯状曲片１ａ〜１ｃをそれぞれ溶接で接合
して組み立て、トーラス状にする。このようにして作っ
た放電管１の帯状曲片１ａおよび１ｂで形成されたら旋
状溝に沿って、ヘリカルコイル２が巻回され、コイル２
には絶縁、または、ヘリウム容器３がかぶされているが
、本装置の性能向上のためには、ヘリカルコイル２が作
る磁場の寸法精度を向上させ、生成されるプラズマ４に
可能な限り接近させると同時に、プラズマ４が族１！管
溝底壁の帯状曲片１ａに接触しないように、帯状曲片１
ａの内面を高寸法精度で製作することが理論上不可欠で
ある。

一方、この放電管１のら旋溝内にドラムに巻いた長尺の
コイル導体を連続的に張力を加えながらコイルとして巻
付けることは、ら旋溝の壁の一方が張力のベクトルの方
向に必ず現われ導体に張力を加える障害となるため、理
論上も経験上も不可能であり、そのため、張力を加えな
いでコイルを巻回す製作法が採用されて来た。

本発明の製作法では、第３図に示すように、■放電管１
の帯状曲片１ａが形成するら旋状溝より小半径の小さな
ドーナツ状巻枠５を基準として、■帯状曲片１ａを巻枠
５に対し所定位置に巻付は接合溶接して一体化する。■
この状態で帯状曲片１ａの外径側、つまり、ら旋溝の底
面を所定の形状２寸法に加工して調整する。■着脱が可
能で取扱い易い大きさに分割し所定の寸法形状に機械加
工された巻線ガイド６を巻枠５に装着する。■ヘリカル
コイル２を含む絶縁、または、ヘリウム容器３を成形し
てスペーサ７と組合せて帯状曲片１ａと巻線ガイド６に
沿わせて設定する。■ドラムに巻いたヘリカルコイル２
の長尺導体を片側の巻線ガイド６を基準として帯状曲片
１ａが作るら旋溝底面に沿って張力を加えながら巻回す
。■この時、基準となる一方の巻線ガイド６は固定して
おき、コイル導体に張力をかける時、障害となる対向す
る側の巻線ガイド６は部分的に一時取り除いたり、巻付
けた部分はこの巻線ガイド６を再び設定し、コイル仮押
さえ８ａ、８ｂを介して押え締め付け２巻終った部分の
コイルが張力でずれ出さないようにする。■このように
して、順次、導体を巻回してヘリカルコイル２を製作す
る。次に、第４図に示すように、■放電管のら旋溝の側
壁を形成する帯状曲片１ｂを、順次、巻線ガイド６を巻
枠５から取外して置き換え、帯状曲片１ａと溶接接合し
て組立てる。［相］その後、第２図に示す帯状曲片１ｃ
を帯状曲片１ｂに溶接接合し放電管１を組立て製作する
。■放電管１の溶接による変形を修正した後、巻枠５を
細かく解体し放電管１の内より外側へ搬出して撤去する
。

本実施例に依れば、大断面の長尺導体に張力を加えなが
ら寸法精度良く、ら旋状溝内にヘリカルコイルとして巻
回すことができ、巻枠を最後に解体除去するため、全作
業を通して一貫した寸法基準として利用することができ
、かつ、この巻枠が放電管の溶接とヘリカルコイルの残
留張力による作業中の放電管橋底の変形を防する効果が
ある。

また、巻枠がヘリカルコイル巻線ガイドを設定する土台
になり、コイルを押えるための力の反力を支える役目を
果す効果がある。更に、放電管は真に高い寸法精度を要
するら旋溝底面の加工精度を向上させ、一方その他の部
分については、経済的な寸法精度で加工することが容易
にできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、接続箇所を減らすことにより高密度の
ヘリカルコイルが得られ、寸法精度を高く要求される部
分を一貫した寸法基準で製作することができるので、放
電管とヘリカルコイルを別々に製作する場合より少ない
数の治工具で経済的に作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
対象となる装置の概要を説明する平面図、第３図および
第４図は製作途中の様子を説明する断面図である。 １・・・放電管、２・・・ヘリカルコイル、３・・・絶
縁またはヘリウム容器、４・・・プラズマ、５・・・巻
枠、６・・・巻線ガイド、７・・・スペーサ、８・・コ
イル仮押さえ。 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．表面にら旋状の溝をもつ放電管と、前記溝に巻回す
   ヘリカルコイルとを含む核融合装置において、 前記ら旋状溝の底面または側壁を含めた一部分のみをド
   ーナツ状巻枠に対して所要寸法精度に加工および組立て
   、前記溝に沿つて前記ヘリカルコイルを巻回して成形し
   所定寸法精度に製作した後、前記ら旋状溝の残りの部分
   を接合一体化した後、前記放電管全体を組立てることを
   特徴とするヘリカルコイル付核融合装置の製作法。
2. ２．特許請求の範囲第１項において、 前記ら旋状溝の寸法設定に用いる前記ドーナツ状巻枠を
   、前記放電管の出来上り寸法が確認出来るまで一貫して
   トーラス方向の寸法基準として使用し、前記放電管およ
   び前記ヘリカルコイルの製作が終つてから解体撤去する
   ことを特徴とするヘリカルコイル付核融合装置の製作法
   。