JPH0570921B2 - - Google Patents
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- JPH0570921B2 JPH0570921B2 JP59072690A JP7269084A JPH0570921B2 JP H0570921 B2 JPH0570921 B2 JP H0570921B2 JP 59072690 A JP59072690 A JP 59072690A JP 7269084 A JP7269084 A JP 7269084A JP H0570921 B2 JPH0570921 B2 JP H0570921B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
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- G01R33/3815—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets with superconducting coils, e.g. power supply therefor
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- 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
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- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は超電導装置に係り、例えば、トーラス
形核融合装置のトロイダルコイルの如く、超電導
線を用いて構成する超電導コイルを取り囲み、所
定位置に固定する収納容器を備えた超電導装置に
関するものである。
形核融合装置のトロイダルコイルの如く、超電導
線を用いて構成する超電導コイルを取り囲み、所
定位置に固定する収納容器を備えた超電導装置に
関するものである。
近年、核融合装置の研究が著しく進展し、数多
くの大型実験装置が建設されている。その代表的
なものは「トカマス」、「ステラレーター」、「ミラ
ー」などである。これらは何れもその主要部分が
強磁場を発生するコイルで構成されている。従
来、これらのコイルは一般の電気機器と同様な銅
やアルミニウム導体で作られて来たが、最近大規
模な磁場が要求されるようになつて来たので、コ
イルの温度上昇や励磁電力の増大など技術的、経
済的な面から冷却方式を、従来の如き水冷ではな
く、液体窒素などの低温液化ガスによる冷却法を
採用した、いわゆるクライオジエニツクコイルと
する例が増えている。また、導体としてNb−
Ti、Nb−Ti−Zr、Nb3Sn、V3Gaなどの超電導
体を銅やアルミニウムなどと複合して線やテープ
状にした超電導線を使用する提案も多い。
くの大型実験装置が建設されている。その代表的
なものは「トカマス」、「ステラレーター」、「ミラ
ー」などである。これらは何れもその主要部分が
強磁場を発生するコイルで構成されている。従
来、これらのコイルは一般の電気機器と同様な銅
やアルミニウム導体で作られて来たが、最近大規
模な磁場が要求されるようになつて来たので、コ
イルの温度上昇や励磁電力の増大など技術的、経
済的な面から冷却方式を、従来の如き水冷ではな
く、液体窒素などの低温液化ガスによる冷却法を
採用した、いわゆるクライオジエニツクコイルと
する例が増えている。また、導体としてNb−
Ti、Nb−Ti−Zr、Nb3Sn、V3Gaなどの超電導
体を銅やアルミニウムなどと複合して線やテープ
状にした超電導線を使用する提案も多い。
一般に、超伝導線に、変動磁場が印加された場
合、線材を取り囲む銅やアルミに変動磁場による
渦電流が生じ、交流損失を誘起し発熱を生じる。
この熱は液体ヘリウムの蒸発により冷却される
が、液体ヘリウムへの許容放熱量以上の損失が生
じた場合には、超電導コイルの温度が上昇する。
超電導コイルの温度が臨界温度以上になると、超
電導が破れ「常電導転移」する。常電導転移が広
範囲に渡る場合は、超電導状態に復起しない、い
わゆる「クエンチ状態」となる。
合、線材を取り囲む銅やアルミに変動磁場による
渦電流が生じ、交流損失を誘起し発熱を生じる。
この熱は液体ヘリウムの蒸発により冷却される
が、液体ヘリウムへの許容放熱量以上の損失が生
じた場合には、超電導コイルの温度が上昇する。
超電導コイルの温度が臨界温度以上になると、超
電導が破れ「常電導転移」する。常電導転移が広
範囲に渡る場合は、超電導状態に復起しない、い
わゆる「クエンチ状態」となる。
核融合装置はプラズマを点火、保持するもので
あるため、プラズマはある閉じ込め時間Ｔの間大
電流を持ち、概略第１図に示すような外部変化磁
場Ｂを発生する。近年、核融合装置の性能が向上
し、プラズマの閉じ込め時間Ｔが長くなり、プラ
ズマの電流が増大するに従つて上記変動磁場Ｂの
遮蔽が大きな問題となつてきた。
あるため、プラズマはある閉じ込め時間Ｔの間大
電流を持ち、概略第１図に示すような外部変化磁
場Ｂを発生する。近年、核融合装置の性能が向上
し、プラズマの閉じ込め時間Ｔが長くなり、プラ
ズマの電流が増大するに従つて上記変動磁場Ｂの
遮蔽が大きな問題となつてきた。
今、第１図に示すような変動磁場Ｂに対して遮
蔽体を第２図に示すような、無限円筒に近似して
考察すると、その時定数τは、 τ＝μ0da／2ρ …… で表わされる。ここでｄは板厚、ａは半径、ρは
抵抗率、μ0は真空透磁率である。第１図のような
変動磁場を遮蔽するためには τＴ …… となるような、低抵抗金属で遮蔽体を作ればよい
ことがわかつている。
蔽体を第２図に示すような、無限円筒に近似して
考察すると、その時定数τは、 τ＝μ0da／2ρ …… で表わされる。ここでｄは板厚、ａは半径、ρは
抵抗率、μ0は真空透磁率である。第１図のような
変動磁場を遮蔽するためには τＴ …… となるような、低抵抗金属で遮蔽体を作ればよい
ことがわかつている。
以下、従来例を図を用いて説明する。第３図は
トーラス形核融合の概要を示し、第３図におい
て、内部にプラズマ（図示せず）を閉じ込める円
環状の放電管２と、この放電管２に並行する磁界
を加えプラズマを安定化させるために、放電管２
の長手方向に沿つてほぼ等間隔に、この放電管２
の円周をとりまくように複数のトロイダルコイル
１がソレノイド状に配置されている。更に、プラ
ズマ中に大電流を流してプラズマを加熱すること
を目的に、トーラス中心軸を中心として変流器コ
イル３が配置されている。トロンダルコイル１は
架台４、及び５サポート６を介して接続され電磁
力、及び重力に対して構造上強度を保持してい
る。又、放電管２と平行に、プラズマを圧縮し、
平衡を維持するためにポロイダルコイル１５配置
されている。従来、プラズマ閉じ込めに伴うが変
動磁場を遮蔽するため、トロイダルコイル１の内
周に、放電管２と平行する遮蔽体１６を設置して
いた。しかし、第４図に示すように、ポロイダル
コイル１５に電流１７を流した場合にも、その効
果を減少させるような渦電流１８が流れるため、
渦電流値を減少させるため、遮蔽体１６は長手方
向に８分割の構造としていた。従来、より高磁場
が要求され、トロイダルコイル１と放電管２のス
ペースが少なくなると、遮蔽体１６とポロイダル
コイル１５の距離も小さくなり、遮蔽体１６を８
分割しても渦電流１８の効果は見逃せなくなつて
くる。しかし、だからといつて遮蔽体１６を10分
割20分割としていくと、第２図に示したような無
限円筒の近似が適用できなくなり、本来の遮蔽効
果がなくなつてしまうという問題があつた。
トーラス形核融合の概要を示し、第３図におい
て、内部にプラズマ（図示せず）を閉じ込める円
環状の放電管２と、この放電管２に並行する磁界
を加えプラズマを安定化させるために、放電管２
の長手方向に沿つてほぼ等間隔に、この放電管２
の円周をとりまくように複数のトロイダルコイル
１がソレノイド状に配置されている。更に、プラ
ズマ中に大電流を流してプラズマを加熱すること
を目的に、トーラス中心軸を中心として変流器コ
イル３が配置されている。トロンダルコイル１は
架台４、及び５サポート６を介して接続され電磁
力、及び重力に対して構造上強度を保持してい
る。又、放電管２と平行に、プラズマを圧縮し、
平衡を維持するためにポロイダルコイル１５配置
されている。従来、プラズマ閉じ込めに伴うが変
動磁場を遮蔽するため、トロイダルコイル１の内
周に、放電管２と平行する遮蔽体１６を設置して
いた。しかし、第４図に示すように、ポロイダル
コイル１５に電流１７を流した場合にも、その効
果を減少させるような渦電流１８が流れるため、
渦電流値を減少させるため、遮蔽体１６は長手方
向に８分割の構造としていた。従来、より高磁場
が要求され、トロイダルコイル１と放電管２のス
ペースが少なくなると、遮蔽体１６とポロイダル
コイル１５の距離も小さくなり、遮蔽体１６を８
分割しても渦電流１８の効果は見逃せなくなつて
くる。しかし、だからといつて遮蔽体１６を10分
割20分割としていくと、第２図に示したような無
限円筒の近似が適用できなくなり、本来の遮蔽効
果がなくなつてしまうという問題があつた。
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、構成上充分な強度をもち、
しかも、十分な遮蔽効果を備えた超電導装置を提
供することにある。
目的とするところは、構成上充分な強度をもち、
しかも、十分な遮蔽効果を備えた超電導装置を提
供することにある。
即ち、本発明は変動磁場発生源を遮蔽体を囲う
替わりに、超電導コイル自体を遮蔽体で囲うとい
う発想のもとに生れてきたもので、収納容器に低
抵抗材料を設けることにより、ポロイダルコイル
の効果を減少することなく、トロイダルコイルに
対する遮蔽効果を得ることができるようにしたも
のである。
替わりに、超電導コイル自体を遮蔽体で囲うとい
う発想のもとに生れてきたもので、収納容器に低
抵抗材料を設けることにより、ポロイダルコイル
の効果を減少することなく、トロイダルコイルに
対する遮蔽効果を得ることができるようにしたも
のである。
以下、本発明の一実施例をトーラス形核融合装
置のトロイダルコイルを例に載げ、図面を用いて
説明する。第５図、及び第６図においてトロイダ
ルコイル１は、ソレノイド状に巻回された線材７
と、それを所定位置に保持する収納容器８で構成
されている。今、線材７が超電導線材の場合は、
収納容器８は線材７を所定位置に保持するだけで
なく、液体ヘリウム流の流れを確保するために線
材７を取り囲む構造となつている。
置のトロイダルコイルを例に載げ、図面を用いて
説明する。第５図、及び第６図においてトロイダ
ルコイル１は、ソレノイド状に巻回された線材７
と、それを所定位置に保持する収納容器８で構成
されている。今、線材７が超電導線材の場合は、
収納容器８は線材７を所定位置に保持するだけで
なく、液体ヘリウム流の流れを確保するために線
材７を取り囲む構造となつている。
そこで、収納容器８の回りに低抵抗材料（例え
ばアルミニウム、あるいは銅）９を備えると、こ
の低抵抗材料９は第２図の条件を満たし、プラズ
マの作る変動磁場に対して遮蔽体となり、しかも
収納容器自体は電磁力に対して充分な強度をもつ
ことができる。この時、ポロイダルコイルに対し
ては、長手方向にトロイダルコイル分、分割があ
るため、第４図のような渦電流１８の電流値を減
少させることができる。ここで、第６図のよう
に、遮蔽体が矩形断面の場合、条件の半径ａは ａ＝L1L2／（L1＋L2） …… でよい。但し、L1、L2は長方形の２辺である。
ばアルミニウム、あるいは銅）９を備えると、こ
の低抵抗材料９は第２図の条件を満たし、プラズ
マの作る変動磁場に対して遮蔽体となり、しかも
収納容器自体は電磁力に対して充分な強度をもつ
ことができる。この時、ポロイダルコイルに対し
ては、長手方向にトロイダルコイル分、分割があ
るため、第４図のような渦電流１８の電流値を減
少させることができる。ここで、第６図のよう
に、遮蔽体が矩形断面の場合、条件の半径ａは ａ＝L1L2／（L1＋L2） …… でよい。但し、L1、L2は長方形の２辺である。
第７図に本発明の他の実施例を示す。第７図は
他の核融合装置であるミラー型核融合装置の概略
図を示し、ミラー磁場１１中に、プラズマ１２が
保持されいる。今、ミラー磁場を成生するコイル
１０が、超電導コイルの場合、その線材７は、収
納容器８に取り囲まれ所定位置に保持されてい
る。プラズマ１２が閉じ込められ、変動磁場を発
生し線材７が「クエンチ」する可能性のある場
合、収納容器８の回りを、及び式を満たす
ような低抵抗材料９を設ければ遮蔽の効果は同じ
である。又、第８図に示すように、コイル１０が
ベースボール磁場を生成する「イーアンコイル」
であつても同様である。
他の核融合装置であるミラー型核融合装置の概略
図を示し、ミラー磁場１１中に、プラズマ１２が
保持されいる。今、ミラー磁場を成生するコイル
１０が、超電導コイルの場合、その線材７は、収
納容器８に取り囲まれ所定位置に保持されてい
る。プラズマ１２が閉じ込められ、変動磁場を発
生し線材７が「クエンチ」する可能性のある場
合、収納容器８の回りを、及び式を満たす
ような低抵抗材料９を設ければ遮蔽の効果は同じ
である。又、第８図に示すように、コイル１０が
ベースボール磁場を生成する「イーアンコイル」
であつても同様である。
第９図に本発明の更に他の実施例を示す。第９
図はMHD発電の概略図で、ソレノイドコイル７
によるｚ軸方向の強い磁場により、ｙ方向に走る
プラズマ１１がｘ軸方向に電位差を生み発電す
る。今、ソレノイドコイル７が超電導コイルの場
合は、内壁１３、及び外壁１４によつて保持さ
れ、液体ヘリウムの流路を確保している。今、プ
ラズマ流１２の変動により変化磁場が発生し、超
電導コイル７が「クエンチ」の危険にさらされる
場合、内壁１４の内側に及び式の条件を満た
すような、低抵抗材料９を備えれば効果は同じで
ある。
図はMHD発電の概略図で、ソレノイドコイル７
によるｚ軸方向の強い磁場により、ｙ方向に走る
プラズマ１１がｘ軸方向に電位差を生み発電す
る。今、ソレノイドコイル７が超電導コイルの場
合は、内壁１３、及び外壁１４によつて保持さ
れ、液体ヘリウムの流路を確保している。今、プ
ラズマ流１２の変動により変化磁場が発生し、超
電導コイル７が「クエンチ」の危険にさらされる
場合、内壁１４の内側に及び式の条件を満た
すような、低抵抗材料９を備えれば効果は同じで
ある。
以上詳述した本発明のように、超電導コイルの
収納容器に低抵抗材料を備え付けることにより、
プラズマの閉じ込めのような、長いパルスの変動
磁場に対して充分な遮蔽効果をもちながら、ポロ
イダルコイルの効果を減少させる渦電流の発生を
妨ぎ、しかも、構造上充分な強度をもつ収納容器
とすることができ、その効果は大である。
収納容器に低抵抗材料を備え付けることにより、
プラズマの閉じ込めのような、長いパルスの変動
磁場に対して充分な遮蔽効果をもちながら、ポロ
イダルコイルの効果を減少させる渦電流の発生を
妨ぎ、しかも、構造上充分な強度をもつ収納容器
とすることができ、その効果は大である。
第１図は外部変動磁場の一例、及び矩形波換算
時間を示す図、第２図は外部変動に対する遮蔽体
の時定数を求めかたを示す概念図、第３図は従来
例として示すトーラス型核融合装置の一部を破断
で示す斜視図、第４図は第３図の遮蔽体部分を取
り出した部分斜視図、第５図は本発明の一実施例
を示すトーラス型極融合装置の断面図、第６図は
第５図に採用される超電導トロイダルコイルを一
部断面して示す斜視図、第７図はミラー型核融合
装置を示す斜視図、第８図はイオンコイルを用い
たミラー型核融合装置を示す斜視図、第９図は
MHD発電を示す斜視図である。 １……超電導トロイダルコイル、２……プラズ
マ放電管、３……空心変流器コイル、４……下面
架台、５……上面架台、６……サポート、７……
超電導線、８……超電導線収納容器、９……低抵
抗材料、１０……ミラー磁場発生コイル、１１…
…磁力線（ミラー磁場）、１２……プラズマ、１
３……収納容器内壁、１４……収納容器外壁、１
５……ポロイダルコイル、１６……遮蔽体、１７
……ポロイダルコイル電流、１８……ポロイダル
コイルの効果を打ち消すような誘起渦電流。
時間を示す図、第２図は外部変動に対する遮蔽体
の時定数を求めかたを示す概念図、第３図は従来
例として示すトーラス型核融合装置の一部を破断
で示す斜視図、第４図は第３図の遮蔽体部分を取
り出した部分斜視図、第５図は本発明の一実施例
を示すトーラス型極融合装置の断面図、第６図は
第５図に採用される超電導トロイダルコイルを一
部断面して示す斜視図、第７図はミラー型核融合
装置を示す斜視図、第８図はイオンコイルを用い
たミラー型核融合装置を示す斜視図、第９図は
MHD発電を示す斜視図である。 １……超電導トロイダルコイル、２……プラズ
マ放電管、３……空心変流器コイル、４……下面
架台、５……上面架台、６……サポート、７……
超電導線、８……超電導線収納容器、９……低抵
抗材料、１０……ミラー磁場発生コイル、１１…
…磁力線（ミラー磁場）、１２……プラズマ、１
３……収納容器内壁、１４……収納容器外壁、１
５……ポロイダルコイル、１６……遮蔽体、１７
……ポロイダルコイル電流、１８……ポロイダル
コイルの効果を打ち消すような誘起渦電流。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超電導線を巻回した超電導コイルと、該超電
導コイルを冷却し所定位置に固定する収納容器と
を備えた超電導装置において、前記収納容器に低
抵抗材料を設置したことを特徴とする超電導装
置。 ２ 前記低抵抗材料はアルミニウム、又は銅で形
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の超電導装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072690A JPS60217610A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 超電導装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072690A JPS60217610A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 超電導装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60217610A JPS60217610A (ja) | 1985-10-31 |
| JPH0570921B2 true JPH0570921B2 (ja) | 1993-10-06 |
Family
ID=13496610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59072690A Granted JPS60217610A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 超電導装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60217610A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0640530B2 (ja) * | 1987-10-29 | 1994-05-25 | 三菱電機株式会社 | 磁気浮上列車用超電導マグネツト |
| JP2539121B2 (ja) * | 1991-09-19 | 1996-10-02 | 株式会社日立製作所 | 超伝導磁石 |
| JP2000277322A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Toshiba Corp | 高温超電導コイル、これを用いた高温超電導マグネットおよび高温超電導マグネットシステム |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP59072690A patent/JPS60217610A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60217610A (ja) | 1985-10-31 |
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