JPH01248090A - Helical vacuum vessel - Google Patents
Helical vacuum vesselInfo
- Publication number
- JPH01248090A JPH01248090A JP63074365A JP7436588A JPH01248090A JP H01248090 A JPH01248090 A JP H01248090A JP 63074365 A JP63074365 A JP 63074365A JP 7436588 A JP7436588 A JP 7436588A JP H01248090 A JPH01248090 A JP H01248090A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- helical coil
- helical
- bellows
- vacuum vessel
- coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 abstract description 7
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- YREOLPGEVLLKMB-UHFFFAOYSA-N 3-methylpyridin-1-ium-2-amine bromide hydrate Chemical compound O.[Br-].Cc1ccc[nH+]c1N YREOLPGEVLLKMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はヘリカル型真空容器に係り、特に、外表面に螺
旋状に巻回されたヘリカルコイルを備えたヘリカル型真
空容器に関する。。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a helical vacuum vessel, and more particularly to a helical vacuum vessel having a helical coil wound spirally on its outer surface. .
一般に、トカマク型真空容器は、例えば特開昭52−6
74.98号公報に示すように、真空容器にベローズを
配して、真空容器のベーキング時の熱伸びの吸収、およ
び真空容器に発生するうず電流の低減を計っている。し
かし、ヘリカルコイル付きのヘリカル型真空容器の場合
、ヘリカルコイルに発生する熱応力の吸収については、
配慮されていなかった。Generally, a tokamak type vacuum container is
As shown in Japanese Patent No. 74.98, a bellows is provided in a vacuum container to absorb thermal expansion during baking of the vacuum container and to reduce eddy current generated in the vacuum container. However, in the case of a helical vacuum vessel with a helical coil, the absorption of thermal stress generated in the helical coil is
It wasn't taken into consideration.
最近の核融合装置は、臨界条件の達成のためにますます
大型化、高精度化となっている。また、プラズマの高性
能化のために、プラズマ止し送用の磁場は、より強くす
る必要があり、コイルの通Ml電流も、ますます大きく
なっている。Recent nuclear fusion devices are becoming larger and more precise in order to achieve critical conditions. Furthermore, in order to improve the performance of plasma, the magnetic field for stopping and sending the plasma needs to be made stronger, and the Ml current flowing through the coil is also becoming larger and larger.
トーラス型核融合の分野でも、条件は上記と同様でヘリ
カル型真空容器に付いている、ヘリカルコイルの強度も
、非常に厳しくなってきている。In the field of torus-type nuclear fusion, the conditions are similar to those mentioned above, and the strength of the helical coil attached to the helical-type vacuum vessel is also becoming extremely strict.
これらに対し、従来技術のヘリカル型真空容器は、ヘリ
カルコイルの熱膨張応力に対しては、配慮がされておら
ず、ヘリカルコイルが破壊してしまう可能性があった。In contrast, conventional helical vacuum vessels do not take into consideration the thermal expansion stress of the helical coil, and there is a possibility that the helical coil may be destroyed.
本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、熱伸びがあっても真空容器の外表面に巻付
いているヘリカルコイルが破壊することのないようにし
たヘリカル型真空容器を提供するにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and its purpose is to provide a helical type coil that prevents the helical coil wound around the outer surface of the vacuum container from being destroyed even if there is thermal expansion. We provide vacuum containers.
上記目的は、ヘリカル型真空容器の一断面にベローズ、
あるいは熱伸び吸収手段を配置し、ヘリカルコイルの通
電時、ヘリカルコイルの温度上昇によるヘリカルコイル
自身の熱伸びを、ベローズを伸ばすこと1;より吸収し
たり、熱伸び吸収手段により吸収することにより達成さ
れる。The above purpose is to install a bellows on one cross section of the helical vacuum vessel.
Alternatively, by arranging a thermal elongation absorbing means, and absorbing the thermal elongation of the helical coil itself due to the temperature rise of the helical coil when the helical coil is energized, by stretching the bellows, or by absorbing it by the thermal elongation absorbing means. be done.
さらに、ヘリカルコイルをヘリカル型真空容器に巻きつ
けるときに、前記ベローズが捩れないように、ベローズ
に、ベローズの軸直角方向にシェアピンを配置すること
により達成される。Furthermore, this can be achieved by arranging shear pins on the bellows in a direction perpendicular to the axis of the bellows so that the bellows is not twisted when the helical coil is wound around the helical vacuum vessel.
ヘリカル型真空容器に配置したベローズは、ヘリカルコ
イルが熱伸びするとともに、伸ばされヘリカル型真空容
器の径は大きくなる。したがって、ヘリカルコイルの熱
伸びを拘束しなくなるので、ヘリカルコイルには、熱膨
張応力は発生しないので、ヘリカルコイルが、破壊する
ことはない。The bellows placed in the helical vacuum vessel is stretched as the helical coil is thermally expanded, and the diameter of the helical vacuum vessel increases. Therefore, the thermal expansion of the helical coil is no longer restrained, and no thermal expansion stress is generated in the helical coil, so that the helical coil will not be destroyed.
さらに、ベローズ部に、ジャーキイを配することにより
、ヘリカルコイルの巻線時に、ベローズ部に作用する捩
り力を、このジャーキイがサポートするので、ベローズ
は、捩れて破壊することはない。Furthermore, by disposing a jerky in the bellows portion, this jerky supports the torsional force that acts on the bellows portion during winding of the helical coil, so that the bellows will not be twisted and destroyed.
以下本発明を図面により詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.
第1図が、ヘリカル型真空容器の全体図である。FIG. 1 is an overall view of the helical vacuum vessel.
ヘリカルコイル3は、ヘリカル型真空容器の厚肉部2の
外表面を、螺旋状に巻きながら、真空容器を一周まわっ
ている。さらに、このヘリカルコイル3は、第2図に示
す如く厚肉部2に、掘られた溝の中に埋めこまれている
。このとき、ヘリカルコイル3による、磁場分布はプラ
ズマ5に対して。The helical coil 3 wraps around the vacuum container in a spiral manner around the outer surface of the thick wall portion 2 of the helical vacuum container. Furthermore, this helical coil 3 is embedded in a groove dug in the thick wall portion 2 as shown in FIG. At this time, the magnetic field distribution due to the helical coil 3 is relative to the plasma 5.
対称とする必要があるために、プラズマ5の中心に対し
て厚肉部のあらゆる断面で対称となるように配置されて
いる。このため、コイル通電時には、対称位置のヘリカ
ルコイル3どおしが反撥し、ヘリカルコイル3の溝より
飛び出してしまう。これをサポートするために、ヘリカ
ルコイル3の外表面にそって、ヘリカルコイルサポート
4が設置されている。Since it is necessary to be symmetrical, all cross sections of the thick portion are arranged symmetrically with respect to the center of the plasma 5. Therefore, when the coils are energized, the helical coils 3 at symmetrical positions repel each other and jump out of the groove of the helical coil 3. To support this, a helical coil support 4 is installed along the outer surface of the helical coil 3.
以上の構造で、ヘリカルコイル3に通電した場合、次の
3つの問題が発生する。With the above structure, when the helical coil 3 is energized, the following three problems occur.
(1)ヘリカルコイル3は、ヘリカル型真空容器の厚肉
部2の外表面を、螺旋状に巻きながら真空容器を一周し
ているため、ヘリカルコイル3の展開長は、ヘリカル型
真空容器の周長に比較すると、数倍長くなり、最近のヘ
リカル型真空容器の大型化により、この傾向は、ますま
す大きくなってきている。(1) Since the helical coil 3 goes around the vacuum vessel while spirally wrapping the outer surface of the thick wall part 2 of the helical vacuum vessel, the developed length of the helical coil 3 is the circumference of the helical vacuum vessel. With the recent increase in the size of helical vacuum vessels, this trend is becoming more and more pronounced.
この場合、通電すると、ヘリカルコイル3は、ヘリカル
コイル3の導体の電気抵抗により発熱し熱膨張する。In this case, when energized, the helical coil 3 generates heat due to the electrical resistance of the conductor of the helical coil 3 and thermally expands.
一方、ヘリカルコイル3は、高性能プラズマ発生のため
、ヘリカルコイルの磁場を強くするために通電電流は増
大している。又、高温絶縁材の開発により、ヘリカルコ
イル3は、導体内部の冷却管6により冷却しているにも
かかわらず、ますます高温で使用するようになってきて
いる。On the other hand, in order to generate high-performance plasma, the helical coil 3 is supplied with an increased current in order to strengthen the magnetic field of the helical coil. Furthermore, due to the development of high-temperature insulating materials, the helical coil 3 is being used at increasingly high temperatures even though it is cooled by the cooling pipe 6 inside the conductor.
以上の如く、ヘリカル型真空容器の周長とヘリカルコイ
ルの展開長の比は、ますます増大するとともに、ヘリカ
ルコイルの使用温度が高くなっているために、ヘリカル
型真空容器と、ヘリカルコイルの熱膨張差は、非常に大
きいものとなってぃる。As mentioned above, the ratio of the circumferential length of a helical vacuum vessel to the developed length of a helical coil is increasing, and the operating temperature of a helical coil is increasing. The difference in expansion is extremely large.
(2)プラズマ性能を上げるために、ヘリカル型真空容
器の厚肉部のヘリカル溝の加工精度を上げるとともに、
ヘリカルコイル3の取付精度が要求されるために、ヘリ
カルコイル3とヘリカルコイル溝との隙間は、ますます
小さくなり、ヘリカルコイルの熱彫張差を吸収する隙間
がなくなってきている。(2) In order to improve plasma performance, we will improve the machining accuracy of the helical groove in the thick wall part of the helical vacuum vessel, and
Since mounting precision of the helical coil 3 is required, the gap between the helical coil 3 and the helical coil groove is becoming smaller and smaller, and there is no gap to absorb the difference in thermal engraving of the helical coil.
(3)プラズマ性能を上げるために、プラズマ閉じ込め
用磁場の強さを、より大きくする必要があり、ヘリカル
コイル3の通電電流は増大する。このためヘリカルコイ
ル3に作用する電磁力は増大し、ヘリカルコイルサポー
ト4の剛性をより高める必要がある。これにより、ヘリ
カルコイル3は、径方向には熱伸びが出来なくなってき
た。(3) In order to improve plasma performance, it is necessary to increase the strength of the magnetic field for plasma confinement, and the current flowing through the helical coil 3 increases. Therefore, the electromagnetic force acting on the helical coil 3 increases, and it is necessary to further increase the rigidity of the helical coil support 4. As a result, the helical coil 3 can no longer be thermally expanded in the radial direction.
以上の3点により、ヘリカルコイル3と、ヘリカル真空
容器の熱膨張による差は、ヘリカルコイル3がヘリカル
コイル溝をすべって、ヘリカルコイルの軸方向に伸びて
吸収しようとする。Due to the above three points, the difference due to thermal expansion between the helical coil 3 and the helical vacuum container is absorbed by the helical coil 3 sliding in the helical coil groove and extending in the axial direction of the helical coil.
これにより、ヘリカルコイル3は、ヘリカル型真空容器
を押し広げようとする。この力により、ヘリカル型真空
容器が、抵抗なく広がるように厚肉部の一部にベローズ
1を配するようにする。このようにすると、ベローズ1
は、ヘリカルコイル3の熱膨張を拘束せずに広がるので
、ヘリカルコイル3には、熱膨張拘束による拘束応力は
発生しない。As a result, the helical coil 3 tries to push and expand the helical vacuum container. Due to this force, the bellows 1 is arranged in a part of the thick wall part so that the helical type vacuum container expands without resistance. In this way, bellows 1
expands without restricting the thermal expansion of the helical coil 3, so no restraint stress is generated in the helical coil 3 due to thermal expansion restriction.
これにより、ヘリカルコイル3は破壊することはない。As a result, the helical coil 3 will not be destroyed.
以上説明したように、第1図に示す如くヘリカル型真空
容器の厚肉部の一部に、ベローズを配置すれば、ヘリカ
ルコイルの熱膨張を拘束することがなくなるので、熱応
力は発生しない。As explained above, if the bellows is arranged in a part of the thick wall part of the helical vacuum vessel as shown in FIG. 1, the thermal expansion of the helical coil will not be restricted, so no thermal stress will occur.
さらに、ヘリカルコイルを真空容器に巻線時に、真空容
器には大きなねじれ反力が加わる。これにより、真空容
器は、ベローズ部で捩れてしまう可能性がある。Furthermore, when the helical coil is wound around the vacuum vessel, a large torsional reaction force is applied to the vacuum vessel. As a result, the vacuum container may become twisted at the bellows portion.
この捩れ力を拘束するために、締結フランジを。To restrain this torsional force, use a fastening flange.
ベローズの両端に配し、締結ボルトにより締結する。さ
らに、締結フランジ部に、シェアピンを配置して、ベロ
ーズが捩れるのを防止する。Placed on both ends of the bellows and fastened with fastening bolts. Furthermore, a shear pin is arranged on the fastening flange to prevent the bellows from twisting.
第3図に、フランジ部の詳細を示す。FIG. 3 shows details of the flange portion.
第3図は、第1図のB部詳細図である。ベローズ1は、
厚肉部2に溶接されている。厚肉部2には、締結フラン
ジ8が接続されており、締結フランジ8は、電気抵抗を
高めるために、絶縁スリーブ9、絶縁ワッシャ10を介
して締結ボルト11により締付けられる。この締結フラ
ンジ8と締結ボルト11の間には、あるギャップを持た
せて、前述のごとく、ヘリカルコイルの熱伸び時にベロ
l−ズ1が熱伸び出来るようにしておく。FIG. 3 is a detailed view of section B in FIG. 1. Bellows 1 is
It is welded to the thick part 2. A fastening flange 8 is connected to the thick portion 2, and the fastening flange 8 is tightened with a fastening bolt 11 via an insulating sleeve 9 and an insulating washer 10 in order to increase electrical resistance. A certain gap is provided between the fastening flange 8 and the fastening bolt 11 so that the bellows 1 can be thermally expanded when the helical coil is thermally expanded, as described above.
このようにすれば、ヘリカルコイルの熱伸びに対しては
、ベローズの軸方向の伸びで吸収し、ヘリカルコイル巻
線時に、ベローズに作用する捩れ力に対しては、シェア
ピンが荷重を受けもつので、ベローズが損傷することは
ない。In this way, the thermal elongation of the helical coil is absorbed by the axial elongation of the bellows, and the torsional force acting on the bellows during helical coil winding is absorbed by the shear pin. , the bellows will not be damaged.
以上説明した本発明によれば、ヘリカルコイルの熱膨張
をヘリカル型真空容器のベローズにより吸収することが
できるので、ヘリカルコイルには熱膨張による拘束応力
は発生しない。さらにヘリカルコイル巻線時のベローズ
の捩れ力も、シェアピンでサポートすることができるの
で、ベローズには捩れによる応力は発生しない。このよ
うに、ヘリカル型真空容器の一部に、ベローズを設け、
このベローズにシェアピンを設けることにより、ヘリカ
ルコイルおよびベローズの強度を損なうことがなくなる
ので、信頼性のあるヘリカル型真空容器を作ることがで
きる効果がある。According to the present invention described above, the thermal expansion of the helical coil can be absorbed by the bellows of the helical vacuum vessel, so that no restraint stress is generated in the helical coil due to thermal expansion. Furthermore, the torsional force of the bellows during helical coil winding can be supported by the shear pin, so no stress due to torsion is generated in the bellows. In this way, a bellows is provided in a part of the helical vacuum container,
By providing the shear pin in the bellows, the strength of the helical coil and the bellows will not be impaired, so there is an effect that a reliable helical type vacuum container can be manufactured.
第1図は本発明の一実施例を示すヘリカル型真空容器の
平面図、第2図は第1図のA−A断面図、第3図は第1
図のB部詳細図である。
1・・ベローズ、2・・・厚肉部、3・・・ヘリカルコ
イル、4・・・ヘリカルコイルサポート、5・・・プラ
ズマ、6・・冷却管。
躬1図
県3図Fig. 1 is a plan view of a helical vacuum vessel showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A in Fig.
It is a detailed view of part B in the figure. 1... Bellows, 2... Thick wall part, 3... Helical coil, 4... Helical coil support, 5... Plasma, 6... Cooling pipe. 1 map prefecture 3 map
Claims (1)
たヘリカル型真空容器において、前記真空容器のトーラ
ス方向のある断面に少なくとも1つのベローズを設けた
こと特徴とするヘリカル型真空容器。 2、前記ベローズ部に、該ベローズの面間を保つ締結フ
ランジを設けると共に、トロイダル方向にシェアピンを
複数個設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のヘリカル型真空容器。 3、外表面を螺旋状に巻回されたヘリカルコイルを備え
たヘリカル型真空容器において、前記真空容器は、厚肉
部とトーラス方向のある断面に少なくとも1つ設置され
たベローズとから形成されることを特徴とするヘリカル
型真空容器。 4、外表面を螺旋状に巻回されたヘリカルコイルを備え
たヘリカル型真空容器において、前記真空容器トーラス
方向のある断面に、前記ヘリカルコイル通電時に該ヘリ
カルコイルの熱伸びを吸収する少なくとも1つの吸収手
段を設けたことを特徴とするヘリカル型真空容器。[Claims] 1. A helical type vacuum vessel having a helical coil wound spirally on the outer surface, characterized in that at least one bellows is provided on a certain cross section in the torus direction of the vacuum vessel. Helical vacuum container. 2. The helical type vacuum vessel according to claim 1, wherein the bellows portion is provided with a fastening flange for maintaining the distance between the surfaces of the bellows, and a plurality of shear pins are provided in a toroidal direction. 3. In a helical vacuum container having a helical coil wound spirally on the outer surface, the vacuum container is formed of a thick wall portion and at least one bellows installed in a certain cross section in the torus direction. A helical vacuum container characterized by: 4. In a helical type vacuum vessel equipped with a helical coil wound spirally on the outer surface, at least one layer is provided on a certain cross section in the torus direction of the vacuum vessel to absorb thermal elongation of the helical coil when electricity is applied to the helical coil. A helical vacuum container characterized by being equipped with an absorption means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63074365A JPH01248090A (en) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | Helical vacuum vessel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63074365A JPH01248090A (en) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | Helical vacuum vessel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01248090A true JPH01248090A (en) | 1989-10-03 |
Family
ID=13545057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63074365A Pending JPH01248090A (en) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | Helical vacuum vessel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01248090A (en) |
-
1988
- 1988-03-30 JP JP63074365A patent/JPH01248090A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20120040838A1 (en) | Coil with superconductive windings cooled without cryogenic fluids | |
EP0207286B1 (en) | Conical, unimpregnated winding for mr magnets | |
JPH0260042B2 (en) | ||
GB1590222A (en) | Superconducting dynamoelectric machine having a liquid metal shield | |
EP0450972B1 (en) | Superconductive magnet | |
US4356700A (en) | Liquid coolant transfer device | |
JPH0563923B2 (en) | ||
EP0450971B1 (en) | Superconductive magnet | |
JPH01248090A (en) | Helical vacuum vessel | |
JP3568659B2 (en) | Superconducting cable | |
JPH04237105A (en) | Superconducting electromagnet | |
JPS6160564B2 (en) | ||
KR100573915B1 (en) | Toroidal coil structure for superconducting tokamak | |
JP2000133515A (en) | Superconducting coil for guiding equipment | |
JP2739159B2 (en) | Toroidal magnet | |
JPS6023757Y2 (en) | Toroidal magnetic field coil of torus-shaped fusion device | |
JPH0316103A (en) | Superconducting coil device | |
JPS587831Y2 (en) | Annular flow path type linear induction electromagnetic pump | |
JPH0686532A (en) | Electromagnetic pump | |
RU2107338C1 (en) | Tokamak electromagnetic system | |
JPH07194089A (en) | Electromagnetic pump | |
JPS59212792A (en) | Nuclear fusion device | |
JPS59102187A (en) | Tokamak type fusion reactor | |
JPH10300881A (en) | Thermal stress reducing structure of high-temperature liquid storage vessel | |
JPH06296361A (en) | Electromagnetic pump |