JPH0225793A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は核融合装値に係り、特に磁場によって核融合プ
ラズマを閉じ込める磁場閉じ込め形核融合装値に関する
。

〔従来の技術〕

従来、核融合装値等に用いられる電流導入端子は、電流
を通じる貫通導体の周囲に、アルミナセラミックスやエ
ポキシ樹脂等の絶縁物で構成された碍子、あるいは筒を
メタライズした後ろう付、又は高分子樹脂等で接着した
横進のものが多く使用されている。尚、コイルへの電流
導入端子に関しては、例えば特開昭６１−２２１６９４
号公報等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術として示したアルミナセラミックスやエポキシ
樹脂による固体・真空沿面を有する電流導入端子では、
以下に示す理由によって、６！ｉ場が作用すると耐電圧
が低下する欠点があった。第８図に示される平板電極系
に電圧を印加した場合のＦＯＶ　（フラッジオーバ電圧
ｏｒ放電電圧）を第９図に示す。Ｐは電極周囲の圧力で
あり、ｄは電極間距離を示す。電極１，２間に高電圧Ｖ
が課電されると宇宙線などによって生じた電子３は、電
界Ｖ／ｄによって正電ｗ４２側に加速される。この電子
は正電極２に向かう途中で中性気体分子４に衝突してこ
れを電芝する。次々に衝突電離が行われる結果、雪崩式
に電子の数が増大し、やがてフラッジオーバ（放電閃路
）が生ずる。第９図は圧力ＰとＦＯＶとの関係を示して
いる。■の領域でＰが増大するにつれてＦＯＶが上昇し
ている。これは、気体分子密度が増加することにより、
電子が中性気体電子を電離するのに十分なエネルギーを
得る（加速される）以前に衝突が起こるようになるため
である。逆にＩの領域は、気体分子の数が極端に少なく
なるため、電子が電離に必要なエネルギーを有している
にもかかわらず、前記した衝突電離が起こり得す（ｖｆ
ｉ突せずに正電極に達する）、ＦＯＶは高い、すなわち
■領域のＦＯＶが高いのは電子の中性気体分子に衝突す
る機会が減少したことに起因している。この■の領域は
一般に真空絶縁と呼ばれる領域で、前記した固体・真空
沿面を有する電流導入端子などは、この優れた耐電圧特
性を利用して設計されている。これらの１９ｍの領域に
比較し■の領域の最低値近傍は、前記した衝突１！離に
よる電子増加が極めて効率的に生ずる領域で、極めて低
い印加電圧で放電が生ずる６例えば、周囲が空気でｄが
５ｍｓとすると１領域のＦＯＶは数十ＫＶを越えるのに
対し、■の最低領域では３３０Ｖでも放電が生じる。

以上の説明は磁場が無い場合のもので、その時の電子の
軌跡（衝突無し）は６で示されるように直線的である。

しかしながら、電界に直交し紙面に垂直な磁場が作用す
ると、ｉ！子は電界と磁界からの力を同時に受け、７に
示すようなサイクロイ状の運動をすることになる。この
ように電子の運転軌跡が変化すると図からもわかるよう
に電子の中性気体分子の衝突確率（衝突の機会）は増加
する。そのため、磁場の無い場合は、■の領域の優れた
耐電圧を示すものでも、磁場が作用すると衝突［１が促
進され、Ｈの領域の放ｆｆｉ電圧に低下する懸念がある
。特に第８図に示すような円筒電極の場合は、それが顕
著に表われる。それは、第８図の平板電極の場合の電子
は図において右側に移動して電極系の外部に出るのに対
し５第１０図の場合は中心′＋１！極８の周囲を回り続
けるためである。

実際に、３０ＫＶ以上の耐電圧を有する第１０図の電極
系に磁場を作用させると数ＫＶ以下のＦＯＶに低下する
。以上は、磁場による真空ギャップのＦＯＶの低下につ
いてであるが、固体・真空沿面を有する電流導入端子の
場合でも■真空ギャップの放電→■固体・真空沿面の放
電→■フラッジオーバの順で絶縁破壊が進行するため、
同様に磁場の影響によるＦＯＶの低下が生ずる。

上記の説明は、磁場の影響による耐電圧の低下が顕著に
あられれる電流導入端子を例に行ったが、この現象は核
融合装値などの真空断熱容器内に配置されたコイル、電
流導入線（リード線）など高電圧課電部と大地電位（真
空容器）間、あるいは課電部相互間で生ずる懸念がある
。

本発明の目的は、このような磁場の影響による耐電圧の
低下を防止し、絶縁特性の優れた核融合装値を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記の目的は、高電圧課電部分と大地電位間、及び高電
圧課電部分相互間（高電界部分）の真空空間に形状が工
夫された絶縁性の隔壁を設けることで達成される。

〔作用〕

絶縁性の隔壁を設けることにより、例えば第１０図に示
したような磁界と電界の作用によるサイクロイド状にま
わり続けるのが阻止できる。それによって衝突電離の繰
り返しによる電子の雪崩的増加からフラッジオーバに至
るのを阻止できる。

このような作用の絶縁性の隔壁を適宜の箇所に適宜の個
数膜ければ、磁場が作用しても耐電圧の低下のない絶縁
構成が容易に得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は本発明の効果が顕著に表われる電流導入端子部の構
成を示している。真空容器１２は図において上部の大気
圧側と図において下部の真空側とを隔てている。真空側
には図示しないプラズマ閉じ込め用あるいはプラズマ加
熱用などの超電導コイルあるいは常電導コイルが設置さ
れており、電流導入端子は、これらのコイルに電流を供
給するためのものであり、貫通導体１１を通じて行なわ
れる。１３は電気絶縁と真空封止とを兼ねる碍管で通常
、セラミックスあるいはエポキシレジンなどで構成され
る。１１．１３は従来の端子構造と同じもので市販品を
そのまま購入することでも手に入いる。１４は本発明の
絶縁性隔壁で、第２図にその横断面を示すように、径方
向（放射状）隔壁である。隔壁はセラミックスやプラス
チック板、ＦＲＰ　（繊維強化プラスチックス）板など
の堅い厚みのある材料で構成しても良いが、ポリエステ
ル、ポリイミドなどのフィルム材料で構成しても所定の
効果が得られる。その場合は、第３図に示すようにチュ
ーブ状にしたものを折り曲げて中心導体（貫通導体）を
挟むようにすれば容易に取付けられる。第２図では４個
の径方向隔壁を示しているが、これは印加される電圧、
磁界などにより個数を増減すれば良い。また、第１図に
おいて径方向隔壁の長さ方向は十分電界の低い部分（あ
るいは磁場の小さい部分）まで延長しておく必要がある
。第１図、第２図の隔壁１４は貫通導体１１側に固定さ
れているが、逆でも良い。このような絶縁性隔壁は第８
図に示したような中心導体のまわりをまわり続けながら
電子の数が増加してゆくのを阻止でき、磁場の影響によ
る耐電圧の低下を防止できる。

第４図は円筒状の隔壁を示している。これはギャップ長
が大きいほど磁場の影響が大きいという実験結果に基づ
いて為された考案で、円筒状隔壁１６を配することによ
り、ギャップが小さい場合と同様磁場の影響を受けにく
いという効果が得られる。長さ方向は、第１図と同様、
十分長く延長しておく必要がある。また、絶縁性隔壁の
形状としては第５図に示すような螺線状のものでも、第
６図に示すような円筒状と放射状（径方向）を組合せた
ものでも同様、あるいはより磁場の影１Ｊを受けにくい
特性が得られる。螺線状隔壁１７は第３図の１５と同様
、取付は易いという効果がある。

以上のような本発明の構成によれば１通常容易に入手で
きる碍管などを用いてｌｉｌ！場の影響を受けない耐電
圧の優れた電流導入端子が形成できる。

本発明は電流導入端子以外の場所にも適用がきる。第７
図にその例を示す。２０は、プラズマの閉じ込めあるい
は加熱に使用されるコイルの一個を示し、２１はコイル
群に電流を供給するための電流導入線の一部である。こ
のような場所においてもコイルと電流導入線の間あるい
は電流導入線相互間にそれぞれ絶縁性隔壁２２．２３を
設けることにより、磁場による耐電圧の低下を防止でき
る。第７図においては第１図あるいは第２図に示した形
状の隔壁を示しているが、その他の形状のものでも効果
があることは言うまでもない。

また５以上の説明は真空断熱容器を有する核融合装値に
適用した場合であるが、その他の機器においても磁場の
影響による真空耐電圧の低下が生ずる場合には１本発明
を適用することによってその防止ができる。

〔発明の効果〕

以にに述べたように本発明によれば、真空絶縁ギャップ
、あるいは固体・真空沿面の耐電圧が磁場の影響によっ
て低下するのを防止できるため、耐電圧特性の優れた絶
縁構成を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電流導入端子部を示す縦断
面図、第２図はその横断面図、第３図〜第６図は本発明
の別の構成を示す横断面図、第７図は別の実施例を示す
コイル、及び電流導入線周囲の斜視図、第８図〜第１０
図は本発明で述へている磁場による真空ギャップの耐電
圧低下を示す説明図であり、第８図、第１０図は電極系
を第９図はその特性を示す。 １・・・負電極、２・・・正電極、３・・・電子、４・
・・中性気体分子、５・・・端子、６・・・磁場が無い
場合の電子軌跡、７・・・図において紙面に垂直な磁場
が存在する場合の電子軌跡、８・・・中心電極、９・・
・外側電極、■・・・印加電圧、Ｐ・・・圧力、ｄ・・
・電極間距離、ＦＯＶフラッジオーバ電圧、１〜■・・
・Ｐの領域、１１・・・貫通導体、１２・・・真空容器
、１３・・・碍管、１４・・・径方向隔壁、１５・・・
フィルム隔壁、１６・・・円筒状隔壁、１７・・・螺旋
状隔壁、２０・・・コイル、２１・・・Ｓ流導入線、２
２．２３・・・絶縁性隔壁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、極低温に保持された超電導コイルと、この超電導コ
   イルを収納し常温大気空間から真空断熱する断熱真空容
   器と、前記超電導コイル、若しくは前記断熱真空容器内
   に設けられた常電導コイルに常温大気空間より電流を導
   入する電流導入線、及び電流導入端子とを備えた核融合
   装置において、前記電流導入端子の課電部分と真空容器
   間、あるいは前記電流導入線と真空容器間、あるいは前
   記コイル群と真空容器間、あるいは前記の課電部分の相
   互間の少なくとも１箇所に絶縁性隔壁を設けたことを特
   徴とする核融合装値。 ２、請求項１記載の絶縁性隔壁として、前記課電部分か
   ら該課電部分を含む面に沿つて放射状に伸びた絶縁性隔
   壁を少なくとも一箇所設けたことを特徴とした核融合装
   置。 ３、請求項１記載の絶縁性隔壁として、前記課電部を取
   り囲むように設けられた絶縁性隔壁を少なくとも一箇所
   設けたことを特徴とした核融合装置。 ４、請求項１記載の絶縁性隔壁として、前記課電部から
   他の課電部、あるいは前記真空容器に向つて螺線状に伸
   びた絶縁性隔壁を少なくとも一箇所設けたことを特徴と
   した核融合装置。 ５、請求項１〜４記載の絶縁性隔壁を、ポリイミドフィ
   ルム、ポリエステルフィルムなどのフィルム材料で構成
   したことを特徴とした核融合装置。