JPH0194605A - 超電導コイルの冷凍容器 - Google Patents
超電導コイルの冷凍容器Info
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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
(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。
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、ヘリオトロン型核融合炉の分割組立式超電導
コイルの冷凍容器に関する。
コイルの冷凍容器に関する。
（従来の技術）
従来、トロイダル放電管の外壁に巻かれたラセン状超電
導コイルの発生する二重ラセン状磁場により、高温プラ
ズマの閉じ込めを行なう装置で、ステラレータ、ヘリオ
トロン、トルサトロン等の定常運転核融合炉を実現でき
る装置が知られている。そして、前記超電導コイルは、
低温容器を介して放電管のスパイラル状ガイドに沿って
巻付けられる。
導コイルの発生する二重ラセン状磁場により、高温プラ
ズマの閉じ込めを行なう装置で、ステラレータ、ヘリオ
トロン、トルサトロン等の定常運転核融合炉を実現でき
る装置が知られている。そして、前記超電導コイルは、
低温容器を介して放電管のスパイラル状ガイドに沿って
巻付けられる。
従来の低温容器は、第５図にその一例が示されているよ
うに、ブラヅマ容器４１にヘリカルコイル部が埋め込ま
れた構成となっており、超電導コイルはコイル容器４７
の内部に密閉され、コイル導体４６は液体ヘリウムによ
り冷却されている。外部からの熱侵入により液体ヘリウ
ムが蒸発することによる熱損失を防止するためにコイル
容器は断熱真空室４３．４５によりプラズマ容器から熱
絶縁されている。熱絶縁をさらに高めるために悲話真空
室４３゜４５の隔壁には液体窒素でサーマルアンカーさ
れたシールド板４２が設けられている。
うに、ブラヅマ容器４１にヘリカルコイル部が埋め込ま
れた構成となっており、超電導コイルはコイル容器４７
の内部に密閉され、コイル導体４６は液体ヘリウムによ
り冷却されている。外部からの熱侵入により液体ヘリウ
ムが蒸発することによる熱損失を防止するためにコイル
容器は断熱真空室４３．４５によりプラズマ容器から熱
絶縁されている。熱絶縁をさらに高めるために悲話真空
室４３゜４５の隔壁には液体窒素でサーマルアンカーさ
れたシールド板４２が設けられている。
超電導コイルには電磁気力が作用し、コイルを外側に押
し出そうとする。超電導コイルを所定の位置に保持゛す
るために、断熱性の良いセラミックス等で形成された断
熱支持部４８．４９が設けられ、プラズマ容器に対して
支持されている。蓋４４はコイル挿入後にプラズマ容器
に溶接され、前記電磁気力を受け、プラズマ容器に伝達
する。
し出そうとする。超電導コイルを所定の位置に保持゛す
るために、断熱性の良いセラミックス等で形成された断
熱支持部４８．４９が設けられ、プラズマ容器に対して
支持されている。蓋４４はコイル挿入後にプラズマ容器
に溶接され、前記電磁気力を受け、プラズマ容器に伝達
する。
そして、コイルケース４７内には、第５図に示している
ように、点線で囲まれた領域内に、超電導体を含む積層
の導体４６を、断熱性スペーサーを介して隙間なく巻装
して、積層導体４６によりヘリカルコイルが形成されて
いる。なお、コイル導体４６は、自らの電流により、プ
ラズマＰと反対方向に磁気力を受けるが、これは支持材
４８を介して蓋板４４により支持するようになっている
。
ように、点線で囲まれた領域内に、超電導体を含む積層
の導体４６を、断熱性スペーサーを介して隙間なく巻装
して、積層導体４６によりヘリカルコイルが形成されて
いる。なお、コイル導体４６は、自らの電流により、プ
ラズマＰと反対方向に磁気力を受けるが、これは支持材
４８を介して蓋板４４により支持するようになっている
。
基本的に従来技術は溶接による１体化技術でありコイル
の補修が困難である。
の補修が困難である。
（発明が解決しようとする問題点）
ところで、コイル導体４６に作用する電磁気力は、支持
材４８を圧縮せしめ、その結果、前記蓋板４４及びコイ
ルケース４７が、支持材４８を介して集中的な圧縮力を
受け、蓋板４４等に変形が生じ、支持材４８の設置状態
が不安定になると共に支持材４８の座屈破壊の危険性が
ある。
材４８を圧縮せしめ、その結果、前記蓋板４４及びコイ
ルケース４７が、支持材４８を介して集中的な圧縮力を
受け、蓋板４４等に変形が生じ、支持材４８の設置状態
が不安定になると共に支持材４８の座屈破壊の危険性が
ある。
この支持材４８の座屈現象を回避するためには、単純な
圧縮強度計算から得られる幅よりも相当太き（する必要
がある。支持材４８の幅を太き（することは、液体ヘリ
ウム（Ｈｅ）による冷却壁面への伝熱面積を大きくする
ことになり、液体ヘリウム（Ｈｅ）の消耗量を大幅に増
大せしめるという問題がある。
圧縮強度計算から得られる幅よりも相当太き（する必要
がある。支持材４８の幅を太き（することは、液体ヘリ
ウム（Ｈｅ）による冷却壁面への伝熱面積を大きくする
ことになり、液体ヘリウム（Ｈｅ）の消耗量を大幅に増
大せしめるという問題がある。
また、液体ヘリウム（Ｈｅ）は、液化効率が非常に悪い
ため、熱損失を少なくすることが、最大の運転経費節減
につながるのであり、熱損失の減少を図ることが大きな
課題の１つとされている。
ため、熱損失を少なくすることが、最大の運転経費節減
につながるのであり、熱損失の減少を図ることが大きな
課題の１つとされている。
本発明は、上述のような実状に鑑みて案出されたもので
あって、その目的とするところは、コイルケースの断熱
支持材の個数及び支持断面積の減少を図り、プラズマ熱
による液体ヘリウムの消耗が軽減される超電導コイルの
冷凍容器を提案するにある。
あって、その目的とするところは、コイルケースの断熱
支持材の個数及び支持断面積の減少を図り、プラズマ熱
による液体ヘリウムの消耗が軽減される超電導コイルの
冷凍容器を提案するにある。
（問題点を解決するための手段）
上記問題点を解決するために、本発明では次の技術的手
段を講じた。
段を講じた。
すなわち、本発明は、液体ヘリウム５を介してコイル導
体３が収容されているコイルケース４を、真空とされた
冷凍容器本体ｌ内に嵌入し、容器蓋体２に断熱支持材１
７を介して支持してなる超電導コイルの冷凍容器におい
て、 前記容器蓋体２をプラズマ側に配置し、前記コイルケー
ス４を、高強度絶縁物質からなる支持部材１８により、
前記断熱支持材１７の反対側を包持するように巻くと共
に支持部材１８の両端を前記容器蓋体２に固着して締付
は固定するようにしたことを特徴としている。
体３が収容されているコイルケース４を、真空とされた
冷凍容器本体ｌ内に嵌入し、容器蓋体２に断熱支持材１
７を介して支持してなる超電導コイルの冷凍容器におい
て、 前記容器蓋体２をプラズマ側に配置し、前記コイルケー
ス４を、高強度絶縁物質からなる支持部材１８により、
前記断熱支持材１７の反対側を包持するように巻くと共
に支持部材１８の両端を前記容器蓋体２に固着して締付
は固定するようにしたことを特徴としている。
（作 用）
本発明によれば、コイル導体３に電流が流れると、自ら
の電流によりプラズマ側と反対の方向に電磁気力の反力
が生じ、この反力は支持部材１８により受けるため、支
持部材１８には引張力が作用する。
の電流によりプラズマ側と反対の方向に電磁気力の反力
が生じ、この反力は支持部材１８により受けるため、支
持部材１８には引張力が作用する。
したがって、組立時に断熱支持材１７に与えた予圧（圧
縮力）は、支持部材１８に作用する引張力により軽減さ
れ、蓋体２及びコイルケース４に集中的な圧縮力が作用
せず、断熱支持材１７の座屈現象は生起しない。
縮力）は、支持部材１８に作用する引張力により軽減さ
れ、蓋体２及びコイルケース４に集中的な圧縮力が作用
せず、断熱支持材１７の座屈現象は生起しない。
また、コイルケース４と冷凍容器本体１の間に断熱支持
材を介装していないので、伝熱面積が少なく、液体ヘリ
ウムの消耗量が節減される。
材を介装していないので、伝熱面積が少なく、液体ヘリ
ウムの消耗量が節減される。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
第１図〜第４図において、１は冷凍容器本体、２は強度
上の基礎材としての容器蓋体、３はコイル導体、４はコ
イルケースで内部にコイル導体３を収容すると共に液体
ヘリウム５が充満されている。前記蓋体２はヘリカル状
に弯曲され、これに多数の仕切板６，７が強度部材とし
て等間隔で溶接され、この仕切板６．７間に、分離形の
ヘリカル状コイル導体３を収納したコイルケース４を冷
凍容器本体ｌ内に納めて固定し、外枠８を取付けてある
。
上の基礎材としての容器蓋体、３はコイル導体、４はコ
イルケースで内部にコイル導体３を収容すると共に液体
ヘリウム５が充満されている。前記蓋体２はヘリカル状
に弯曲され、これに多数の仕切板６，７が強度部材とし
て等間隔で溶接され、この仕切板６．７間に、分離形の
ヘリカル状コイル導体３を収納したコイルケース４を冷
凍容器本体ｌ内に納めて固定し、外枠８を取付けてある
。
冷凍容器本体１は、内外二重壁９，１０で形成され二重
壁９．１０’間に液体窒素１１Ａが封入された液体窒素
容器１１と、該液体窒素容器１１の内側に内外二重輻射
防止板１２．１３からなる真空容器１４とで構成され、
液体窒素容器１１と外枠８及び真空容器１４との間及び
真空容器１４とコイルケース４との間はそれぞれ真空層
１５とせられている。
壁９．１０’間に液体窒素１１Ａが封入された液体窒素
容器１１と、該液体窒素容器１１の内側に内外二重輻射
防止板１２．１３からなる真空容器１４とで構成され、
液体窒素容器１１と外枠８及び真空容器１４との間及び
真空容器１４とコイルケース４との間はそれぞれ真空層
１５とせられている。
容器蓋体２は、冷凍容器の基板とされ、プラズマ側（す
なわち放電管側）に配置されており、前記液体窒素容器
１１との間に真空シール１６が介装されている。
なわち放電管側）に配置されており、前記液体窒素容器
１１との間に真空シール１６が介装されている。
また、容器蓋体２とコイルケース４の間には、断熱支持
材１７が介装され、コイルケース４は、高強度絶縁物質
たとえば炭素繊維強化プラスチック等の線材により形成
された締付バンド状の支持部材１８によって、コイルケ
ース４のプラズマ側と反対の側、すなわち前記支持材１
７の反対側を包持するようにして、容器蓋体２に締付は
固定されている。
材１７が介装され、コイルケース４は、高強度絶縁物質
たとえば炭素繊維強化プラスチック等の線材により形成
された締付バンド状の支持部材１８によって、コイルケ
ース４のプラズマ側と反対の側、すなわち前記支持材１
７の反対側を包持するようにして、容器蓋体２に締付は
固定されている。
支持部材１８は、第１図に示されているように略Ｕ字状
を呈し、両端部には第４図に示すように、緊張用具１９
（たとえばターンバックル）が設けられ、先端固定具２
０のねじ頭２１が、前記容器蓋体２の内面に設けられて
いる固定ねじ孔２２に螺嵌され、このねじ頭２１は固定
ねじ孔２２に螺入されたリング状止めナツト２３により
強固に固定されている。
を呈し、両端部には第４図に示すように、緊張用具１９
（たとえばターンバックル）が設けられ、先端固定具２
０のねじ頭２１が、前記容器蓋体２の内面に設けられて
いる固定ねじ孔２２に螺嵌され、このねじ頭２１は固定
ねじ孔２２に螺入されたリング状止めナツト２３により
強固に固定されている。
そして、コイルケース４は、支持部材１８によりその緊
張用具１９の引締めによって、所定の圧力で断熱支持材
１７を介して強力に前記蓋体２に締付けられる。したが
って、断熱支持材１７には予圧が作用せしめられている
。
張用具１９の引締めによって、所定の圧力で断熱支持材
１７を介して強力に前記蓋体２に締付けられる。したが
って、断熱支持材１７には予圧が作用せしめられている
。
２４はコイルケース４の接続端部に設けられた接続ピン
２５の嵌入孔、２６は真空断熱シール、２７は金属０リ
ングでコイルケース４と仕切板６，７との間から液体ヘ
リウムの漏洩を防止するようになっている。
２５の嵌入孔、２６は真空断熱シール、２７は金属０リ
ングでコイルケース４と仕切板６，７との間から液体ヘ
リウムの漏洩を防止するようになっている。
２８はコイル接続部への液体ヘリウム給排口、２９はコ
イルケース４への液体ヘリウム給排管、３０は液体窒素
給排管である。
イルケース４への液体ヘリウム給排管、３０は液体窒素
給排管である。
３１は外枠固定ボルトで、外枠８は容器蓋体２の両側端
面に着脱自在に取付けられている。
面に着脱自在に取付けられている。
上記実施例によれば、コイル導体３に電流が流れると、
自らの電流によりプラズマ側の容器蓋体２と反対方向（
第１図に矢印イで示す方向）に磁気力の反力を受けるが
、この反力はコイルケース４を介して該コイルケース４
に巻いた支持部材１８により受ける。したがって、支持
部材１８には、引張力が作用し、コイルケース等の組立
時に断熱支持材１７に与えた予圧（圧縮力）は、支持部
材１８に作用する引張力により軽減され、容器蓋体２及
びコイルケース４に集中的な圧縮力は作用せず、分散さ
れるため、断熱支持材１７の座屈現象が生じたり位置が
不安定になるなどの問題は発生しない。
自らの電流によりプラズマ側の容器蓋体２と反対方向（
第１図に矢印イで示す方向）に磁気力の反力を受けるが
、この反力はコイルケース４を介して該コイルケース４
に巻いた支持部材１８により受ける。したがって、支持
部材１８には、引張力が作用し、コイルケース等の組立
時に断熱支持材１７に与えた予圧（圧縮力）は、支持部
材１８に作用する引張力により軽減され、容器蓋体２及
びコイルケース４に集中的な圧縮力は作用せず、分散さ
れるため、断熱支持材１７の座屈現象が生じたり位置が
不安定になるなどの問題は発生しない。
また、コイル導体３、コイルケース４、外枠８及び冷凍
容器本体１等の主要部材を分割構造としているため、内
側のコイル導体３から外側へと順次組立て、逆に、外側
の外枠８から内側へと順次分割でき、炉内点検、メンテ
ナンス等を容易にすることができる。
容器本体１等の主要部材を分割構造としているため、内
側のコイル導体３から外側へと順次組立て、逆に、外側
の外枠８から内側へと順次分割でき、炉内点検、メンテ
ナンス等を容易にすることができる。
（発明の効果）
本発明にかかる超電導コイルの冷凍容器は、上述のよう
に、冷凍容器本体１の蓋体２をプラズマ側に配置し、冷
凍容器本体１内に収容したコイルケース４を、高強度絶
縁物質からなる支持部材１８により、断熱支持材１７を
蓋体２との間に挟むように、蓋体２に固着して締付は固
定するように構成されているので、コイルケース４の断
熱支持材１７が蓋体２との間に存在するだけであり、該
支持材１７の配役個数を大幅に削減することができ、し
たがって断熱支持材１７の伝熱断面積が小さくなり、熱
損失が少なく、プラズマ熱による液体ヘリウムの消耗量
が大幅に減少し、運転費の削減及びコスト低下を図るこ
とができる。また、断熱支持材１７に作用する圧縮力が
小さくなるため、座屈破壊の恐れが少なく、かつ従来の
支持材よりも小さくすることができる。
に、冷凍容器本体１の蓋体２をプラズマ側に配置し、冷
凍容器本体１内に収容したコイルケース４を、高強度絶
縁物質からなる支持部材１８により、断熱支持材１７を
蓋体２との間に挟むように、蓋体２に固着して締付は固
定するように構成されているので、コイルケース４の断
熱支持材１７が蓋体２との間に存在するだけであり、該
支持材１７の配役個数を大幅に削減することができ、し
たがって断熱支持材１７の伝熱断面積が小さくなり、熱
損失が少なく、プラズマ熱による液体ヘリウムの消耗量
が大幅に減少し、運転費の削減及びコスト低下を図るこ
とができる。また、断熱支持材１７に作用する圧縮力が
小さくなるため、座屈破壊の恐れが少なく、かつ従来の
支持材よりも小さくすることができる。
第１図〜第４図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は断面図、第２図は外枠を分解した斜視図、第３図は
第１図のＡ−Ａ線に沿う容器接続部断面図、第４図は第
１図のＢ部拡大断面−図、第５図は従来例の断面図であ
る。 １・・・冷凍容器本体、２・・・容器蓋体、３・・・コ
イル導体、４・・・コイルケース、５・・・液体ヘリウ
ム、１７・・・断熱支持材、１８・・・支持部材。 第１の 第３図 −９つ
図は断面図、第２図は外枠を分解した斜視図、第３図は
第１図のＡ−Ａ線に沿う容器接続部断面図、第４図は第
１図のＢ部拡大断面−図、第５図は従来例の断面図であ
る。 １・・・冷凍容器本体、２・・・容器蓋体、３・・・コ
イル導体、４・・・コイルケース、５・・・液体ヘリウ
ム、１７・・・断熱支持材、１８・・・支持部材。 第１の 第３図 −９つ
Claims (1)
- （１）液体ヘリウム５を介してコイル導体３が収容され
ているコイルケース４を、真空とされた冷凍容器本体１
内に嵌入し、容器蓋体２に断熱支持材１７を介して支持
してなる超電導コイルの冷凍容器において、 前記容器蓋体２をプラズマ側に配置し、前記コイルケー
ス４を、高強度絶縁物質からなる支持部材１８により、
前記断熱支持材１７の反対側を包持するように巻くと共
に支持部材１８の両端を前記容器蓋体２に固着して締付
け固定するようにしたことを特徴とする超電導コイルの
冷凍容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62252172A JPH0194605A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 超電導コイルの冷凍容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62252172A JPH0194605A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 超電導コイルの冷凍容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0194605A true JPH0194605A (ja) | 1989-04-13 |
Family
ID=17233493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62252172A Pending JPH0194605A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 超電導コイルの冷凍容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0194605A (ja) |
-
1987
- 1987-10-06 JP JP62252172A patent/JPH0194605A/ja active Pending
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