JPH0572365A - 核融合装置のプラズマ位置形状制御装置 - Google Patents
核融合装置のプラズマ位置形状制御装置Info
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- JPH0572365A JPH0572365A JP3233319A JP23331991A JPH0572365A JP H0572365 A JPH0572365 A JP H0572365A JP 3233319 A JP3233319 A JP 3233319A JP 23331991 A JP23331991 A JP 23331991A JP H0572365 A JPH0572365 A JP H0572365A
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- coil
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 核融合プラズマ１は複数の超伝導コイル２に
よりその位置形状を制御される。クエンチ確率演算部４
で、超伝導コイル２の温度、磁場及び電流の臨界値まで
の余裕とそれらの計測誤差に基づき、クエンチ確率を算
出する。制御演算部５では、クエンチ確率とプラズマ位
置形状の誤差とを考慮し、クエンチの危険の小さい制御
方法を制御系の評価関数により選択し、超伝導コイルの
電圧指令値を決定する。その指令値に基づき制御電源６
は超伝導コイル２に電圧を印加し、プラズマ位置形状を
制御する。 【効果】 クエンチ確率の小さい制御方法を選択して運
転するため装置の安全性が高まる。クエンチ確率を一定
値まで許す場合には、装置の運転領域が広がる。
よりその位置形状を制御される。クエンチ確率演算部４
で、超伝導コイル２の温度、磁場及び電流の臨界値まで
の余裕とそれらの計測誤差に基づき、クエンチ確率を算
出する。制御演算部５では、クエンチ確率とプラズマ位
置形状の誤差とを考慮し、クエンチの危険の小さい制御
方法を制御系の評価関数により選択し、超伝導コイルの
電圧指令値を決定する。その指令値に基づき制御電源６
は超伝導コイル２に電圧を印加し、プラズマ位置形状を
制御する。 【効果】 クエンチ確率の小さい制御方法を選択して運
転するため装置の安全性が高まる。クエンチ確率を一定
値まで許す場合には、装置の運転領域が広がる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超伝導コイルの運転設
備に係り、特に、超伝導コイルを持つ核融合装置のプラ
ズマ位置形状制御装置に関する。
備に係り、特に、超伝導コイルを持つ核融合装置のプラ
ズマ位置形状制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超伝導コイルによるプラズマ位置形状制
御システムを持つ核融合装置は、現在（西暦１９９０
年）のところ実現しておらず、その運転方法も概念的な
ものである。この様なシステムを持つ核融合装置は、国
際協力により設計中のＩＴＥＲ、日本原研で計画中のＦ
ＥＲ等何れも計画段階である。ただし、プラズマ位置形
状制御のためでなく、プラズマを閉じ込める定常磁場を
発生するための超伝導コイルを持つ核融合装置は、世界
に３個存在する。これらの装置では、超伝導コイルを定
常的に運転することが目標であるため、設計値どおりの
制御を行い、超伝導コイルの温度、電流を計測し、あら
かじめ設定した上限を超えるとき、非常停止を掛ける仕
組みになっている。
御システムを持つ核融合装置は、現在（西暦１９９０
年）のところ実現しておらず、その運転方法も概念的な
ものである。この様なシステムを持つ核融合装置は、国
際協力により設計中のＩＴＥＲ、日本原研で計画中のＦ
ＥＲ等何れも計画段階である。ただし、プラズマ位置形
状制御のためでなく、プラズマを閉じ込める定常磁場を
発生するための超伝導コイルを持つ核融合装置は、世界
に３個存在する。これらの装置では、超伝導コイルを定
常的に運転することが目標であるため、設計値どおりの
制御を行い、超伝導コイルの温度、電流を計測し、あら
かじめ設定した上限を超えるとき、非常停止を掛ける仕
組みになっている。
【０００３】一方、プラント全体の制御として捉えたと
き、従来技術は、特開平１−２７６３０４号公報に示さ
れている。これは、プラントから出力されるプロセスデ
ータに基づき、プラントの運転に対する制約条件の上限
及び下限を自動的に設定する。その制約条件に従って、
最適化演算によりプラントの運転条件を決定するもので
ある。また他の従来技術として特開昭６１−２７７０８
２号公報が挙げられる。
き、従来技術は、特開平１−２７６３０４号公報に示さ
れている。これは、プラントから出力されるプロセスデ
ータに基づき、プラントの運転に対する制約条件の上限
及び下限を自動的に設定する。その制約条件に従って、
最適化演算によりプラントの運転条件を決定するもので
ある。また他の従来技術として特開昭６１−２７７０８
２号公報が挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術を超伝導コイルの運転に用いるには、次のような
問題点がある。超伝導コイルの安全な運転、すなわちク
エンチ（超伝導状態の喪失）の起こらない運転領域を選
ぶためには、温度、磁場及び電流密度各々に上限がある
が、それらの上限は、相互に関連しあっている。従っ
て、温度、磁場及び電流密度各々の上限を固定する際に
は、何れも安全サイドに設定せざるをえず、その結果超
伝導コイルの運転領域は、必要以上に狭くなる。これ
は、核融合装置のプラズマ位置形状制御能力を限定する
ことになる。とくに、実験装置としての核融合装置の運
転領域は、できるだけ広く取ることが必要であり、運転
者の制御精度の要求に応じて、クエンチの限界近くまで
運転できることが必要である。
来技術を超伝導コイルの運転に用いるには、次のような
問題点がある。超伝導コイルの安全な運転、すなわちク
エンチ（超伝導状態の喪失）の起こらない運転領域を選
ぶためには、温度、磁場及び電流密度各々に上限がある
が、それらの上限は、相互に関連しあっている。従っ
て、温度、磁場及び電流密度各々の上限を固定する際に
は、何れも安全サイドに設定せざるをえず、その結果超
伝導コイルの運転領域は、必要以上に狭くなる。これ
は、核融合装置のプラズマ位置形状制御能力を限定する
ことになる。とくに、実験装置としての核融合装置の運
転領域は、できるだけ広く取ることが必要であり、運転
者の制御精度の要求に応じて、クエンチの限界近くまで
運転できることが必要である。
【０００５】本発明の目的は、超伝導コイルのクエンチ
確率を予測し、クエンチの危険の小さい制御方法を選択
して運転する核融合装置のプラズマ位置形状制御装置を
提供することにある。
確率を予測し、クエンチの危険の小さい制御方法を選択
して運転する核融合装置のプラズマ位置形状制御装置を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によるプラズマ位
置形状制御システムは、超伝導コイルの温度、電流およ
び磁場の計測装置と、それらの計測データを用いたクエ
ンチ確率演算部、その確率演算結果を用いてクエンチの
危険の小さい制御方法を選択する制御演算部より構成す
る。
置形状制御システムは、超伝導コイルの温度、電流およ
び磁場の計測装置と、それらの計測データを用いたクエ
ンチ確率演算部、その確率演算結果を用いてクエンチの
危険の小さい制御方法を選択する制御演算部より構成す
る。
【０００７】すなわち本発明は、プラズマの位置形状を
制御する超伝導コイルと、該超伝導コイルのコイル電流
又は電圧を制御する制御電源と、プラズマ位置形状を計
測する磁気計測装置と、前記超伝導コイルの温度、電流
及び磁場の計測装置を備えた核融合装置のプラズマ位置
形状制御装置において、超伝導状態に影響する２つ以上
の状態量の計測によりクエンチ（超伝導状態の喪失）確
率を評価するクエンチ確立演算部を設け、そのクエンチ
確率に基づいて前記制御電源により前記コイル電流又は
電圧が制御されるようにしたことを特徴とするものであ
る。
制御する超伝導コイルと、該超伝導コイルのコイル電流
又は電圧を制御する制御電源と、プラズマ位置形状を計
測する磁気計測装置と、前記超伝導コイルの温度、電流
及び磁場の計測装置を備えた核融合装置のプラズマ位置
形状制御装置において、超伝導状態に影響する２つ以上
の状態量の計測によりクエンチ（超伝導状態の喪失）確
率を評価するクエンチ確立演算部を設け、そのクエンチ
確率に基づいて前記制御電源により前記コイル電流又は
電圧が制御されるようにしたことを特徴とするものであ
る。
【０００８】前記プラズマ位置形状制御装置において、
超伝導コイルの電流密度、温度及び磁場に上限値を設け
ず又は上限値を設けることに加えて、運転状態の安全性
及び運転者が要求するプラズマ位置形状制御精度に依存
して運転状態を選択する手段を備えたものがよい。ま
た、クエンチ確率の演算結果に応じて超伝導コイルの冷
媒流量を制御する手段を備えたものがよい。また、各々
の超伝導コイルの動作点を電流密度、磁場及び温度の３
次元空間上に表示し、クエンチの危険のあるコイルを運
転員に視覚的に知らせる手段を備えたものがよい。ま
た、クエンチ確率の設定上限値と、超伝導コイルの電流
密度、磁場及び温度の各の３次元座標軸との間で作られ
るクエンチ確率が同程度の曲面より原点側の点を運転領
域として運転されるものがよい。
超伝導コイルの電流密度、温度及び磁場に上限値を設け
ず又は上限値を設けることに加えて、運転状態の安全性
及び運転者が要求するプラズマ位置形状制御精度に依存
して運転状態を選択する手段を備えたものがよい。ま
た、クエンチ確率の演算結果に応じて超伝導コイルの冷
媒流量を制御する手段を備えたものがよい。また、各々
の超伝導コイルの動作点を電流密度、磁場及び温度の３
次元空間上に表示し、クエンチの危険のあるコイルを運
転員に視覚的に知らせる手段を備えたものがよい。ま
た、クエンチ確率の設定上限値と、超伝導コイルの電流
密度、磁場及び温度の各の３次元座標軸との間で作られ
るクエンチ確率が同程度の曲面より原点側の点を運転領
域として運転されるものがよい。
【０００９】また本発明は、プラズマの位置形状を制御
する超伝導コイルと、該超伝導コイルのコイル電流又は
電圧を制御する制御電源と、プラズマ位置形状を計測す
る磁気計測装置と、前記超伝導コイルの温度、電流及び
磁場の計測装置を備えた核融合装置において、超伝導状
態に影響する２つ以上の状態量の計測によりクエンチ
（超伝導状態の喪失）確率を評価するクエンチ確立演算
部を設け、そのクエンチ確率に基づいて前記制御電源に
より前記コイル電流又は電圧が制御されるようにしたこ
とを特徴とするものである。
する超伝導コイルと、該超伝導コイルのコイル電流又は
電圧を制御する制御電源と、プラズマ位置形状を計測す
る磁気計測装置と、前記超伝導コイルの温度、電流及び
磁場の計測装置を備えた核融合装置において、超伝導状
態に影響する２つ以上の状態量の計測によりクエンチ
（超伝導状態の喪失）確率を評価するクエンチ確立演算
部を設け、そのクエンチ確率に基づいて前記制御電源に
より前記コイル電流又は電圧が制御されるようにしたこ
とを特徴とするものである。
【００１０】また超伝導コイルの運転設備において、該
コイルの電流密度、磁場及び温度の３次元空間内での動
作点とその空間内での臨界面までの距離と、電流密度、
磁場及び温度の不確定さを用いた、超伝導コイルのクエ
ンチ確率の評価方法を採用するものである。
コイルの電流密度、磁場及び温度の３次元空間内での動
作点とその空間内での臨界面までの距離と、電流密度、
磁場及び温度の不確定さを用いた、超伝導コイルのクエ
ンチ確率の評価方法を採用するものである。
【００１１】
【作用】クエンチ確率演算部では、超伝導コイルの温
度、電流、磁場の計測データを用いて、それぞれの限界
値までの余裕をもとに、クエンチ確率を算出する。制御
演算部では、クエンチ確率の高いコイルほど印加電圧あ
るいは電流指令値を小さくする制御方法を選択する。以
上述べたように、本発明によれば、超伝導コイルのクエ
ンチ確率を予測し、クエンチの危険の小さい状態を選択
できるため、装置の安全性が高まる。また、クエンチの
危険を一定値まで許す場合には、超伝導コイルの運転領
域（温度、磁場及び電流の可変範囲）を広く取ることが
出来る。
度、電流、磁場の計測データを用いて、それぞれの限界
値までの余裕をもとに、クエンチ確率を算出する。制御
演算部では、クエンチ確率の高いコイルほど印加電圧あ
るいは電流指令値を小さくする制御方法を選択する。以
上述べたように、本発明によれば、超伝導コイルのクエ
ンチ確率を予測し、クエンチの危険の小さい状態を選択
できるため、装置の安全性が高まる。また、クエンチの
危険を一定値まで許す場合には、超伝導コイルの運転領
域（温度、磁場及び電流の可変範囲）を広く取ることが
出来る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は、本発明によるプラズマ位置形状制御
装置の構成図である。図１において、１はプラズマであ
り、超伝導コイル２により位置形状を制御する。１５は
プラズマ位置形状を計測する磁気計測装置であり、前記
超伝導コイルの温度、電流及び磁場の計測装置１６，１
７，１８が設けられている。該超伝導コイル２の温度Ｔ
j、磁場Ｈj及び電流Ｊjの計測データは、プラズマ位置
形状演算部３及びクエンチ確率演算部４に送られる。添
字ｊは各超伝導コイル番号を示す。プラズマ位置形状演
算部３では、磁場Ｈj、電流Ｊj及びそのほかの計測デー
タから、プラズマ位置形状と、その目標値との制御誤差
δiを算出する。クエンチ確率演算部４では、温度Ｔj磁
場Ｈj及び電流Ｊjから、各コイルｊについてクエンチ確
率ｐiを計算する。プラズマ位置形状の誤差δiとクエン
チ確率ｐiは、制御演算部５に送られ、ここで各コイル
に印加すべき電圧の指令値Ｖj0をもとめ、制御電源によ
り電圧Ｖjを印加する。
説明する。図１は、本発明によるプラズマ位置形状制御
装置の構成図である。図１において、１はプラズマであ
り、超伝導コイル２により位置形状を制御する。１５は
プラズマ位置形状を計測する磁気計測装置であり、前記
超伝導コイルの温度、電流及び磁場の計測装置１６，１
７，１８が設けられている。該超伝導コイル２の温度Ｔ
j、磁場Ｈj及び電流Ｊjの計測データは、プラズマ位置
形状演算部３及びクエンチ確率演算部４に送られる。添
字ｊは各超伝導コイル番号を示す。プラズマ位置形状演
算部３では、磁場Ｈj、電流Ｊj及びそのほかの計測デー
タから、プラズマ位置形状と、その目標値との制御誤差
δiを算出する。クエンチ確率演算部４では、温度Ｔj磁
場Ｈj及び電流Ｊjから、各コイルｊについてクエンチ確
率ｐiを計算する。プラズマ位置形状の誤差δiとクエン
チ確率ｐiは、制御演算部５に送られ、ここで各コイル
に印加すべき電圧の指令値Ｖj0をもとめ、制御電源によ
り電圧Ｖjを印加する。
【００１３】図２は、クエンチ確率の評価方法の説明図
である。図２は、温度Ｔ、磁場Ｈおよび電流Ｊの３軸に
よって張られる３次元空間内での、超伝導コイルの運転
可能領域を示す。超伝導状態が維持できる限界は、臨界
面７で表され、各座標軸との交点が、臨界温度Ｔc、臨
界磁場Ｈcおよび臨界電流Ｊcである。超伝導コイルの動
作点Ｐj（Ｔj，Ｈj，Ｊj）は、臨界面の内側（原点側）
にあり、原点から動作点Ｐを通る直線と臨界面との交点
をＰj0（Ｔj0，Ｈj0，Ｊj0）とする。ここで、コイルｊ
についてのクエンチ確率ｐiを次のように定義する。
である。図２は、温度Ｔ、磁場Ｈおよび電流Ｊの３軸に
よって張られる３次元空間内での、超伝導コイルの運転
可能領域を示す。超伝導状態が維持できる限界は、臨界
面７で表され、各座標軸との交点が、臨界温度Ｔc、臨
界磁場Ｈcおよび臨界電流Ｊcである。超伝導コイルの動
作点Ｐj（Ｔj，Ｈj，Ｊj）は、臨界面の内側（原点側）
にあり、原点から動作点Ｐを通る直線と臨界面との交点
をＰj0（Ｔj0，Ｈj0，Ｊj0）とする。ここで、コイルｊ
についてのクエンチ確率ｐiを次のように定義する。
【００１４】
【数１】
【００１５】
【数２】
【００１６】
【数３】
【００１７】ここに、ΔT、ΔHおよびΔJは、Ｔ、Ｈ、
Ｊ各々の計測誤差及び、超伝導状態を図２のように表し
たときのモデル化誤差（臨界面の座標のあいまいさ）に
よる、各々のパラメータの誤差である。式（数１）よ
り、動作点が図２の原点付近であるときはｄj≒ｄj0で
あるためｐi≒０、動作点が臨界面付近であるときはｄj
≒０であるためｐi≒１となる。このように、Ｔ、Ｈお
よびＪにより張られる３次元空間内での距離に基づき、
クエンチ確率を演算する。
Ｊ各々の計測誤差及び、超伝導状態を図２のように表し
たときのモデル化誤差（臨界面の座標のあいまいさ）に
よる、各々のパラメータの誤差である。式（数１）よ
り、動作点が図２の原点付近であるときはｄj≒ｄj0で
あるためｐi≒０、動作点が臨界面付近であるときはｄj
≒０であるためｐi≒１となる。このように、Ｔ、Ｈお
よびＪにより張られる３次元空間内での距離に基づき、
クエンチ確率を演算する。
【００１８】制御演算部では、このクエンチ確率ｐiお
よびプラズマ位置形状の誤差の演算結果δiを考慮し、
超伝導コイルｊへの印加電圧の変化分Ｖj＝Ｇjiδiを決
定する。すなわち、制御系として、評価関数
よびプラズマ位置形状の誤差の演算結果δiを考慮し、
超伝導コイルｊへの印加電圧の変化分Ｖj＝Ｇjiδiを決
定する。すなわち、制御系として、評価関数
【００１９】
【数４】
【００２０】を最小にする制御ゲインＧjiを選ぶ。上付
き Tは転置を示す。重みＱik及びＲjlを与えたとき、評
価関数Ｆを最小にする制御ゲインＧjiの決定方法は一般
的なものであるが、重みＲjlは次のように与える。
き Tは転置を示す。重みＱik及びＲjlを与えたとき、評
価関数Ｆを最小にする制御ゲインＧjiの決定方法は一般
的なものであるが、重みＲjlは次のように与える。
【００２１】
【数５】
【００２２】
【数６】
【００２３】ここで、定数αは、式（数４）の被積分関
数中の第１項及び第２項の相対的な大きさを決定するよ
う任意に与える。この様にＲjlを与えると、クエンチ確
率ｐiの大きいコイルについては電流変化を小さくし、
クエンチ確率ｐiの小さいコイルについては電流変化を
大きくとるような制御ゲインを選択することになる。な
ぜならば、評価関数式（数４）の被積分関数第２項に式
（数５）を用いれば、
数中の第１項及び第２項の相対的な大きさを決定するよ
う任意に与える。この様にＲjlを与えると、クエンチ確
率ｐiの大きいコイルについては電流変化を小さくし、
クエンチ確率ｐiの小さいコイルについては電流変化を
大きくとるような制御ゲインを選択することになる。な
ぜならば、評価関数式（数４）の被積分関数第２項に式
（数５）を用いれば、
【００２４】
【数７】
【００２５】となり、電気抵抗が０の場合の回路方程式
より
より
【００２６】
【数８】
【００２７】であり、式（数７）で表される項が、電流
の変化分の重み付き２乗和を表すからである。
の変化分の重み付き２乗和を表すからである。
【００２８】従って、本実施例によれば、各超伝導コイ
ルのクエンチ確率に応じて、クエンチの危険の小さいコ
イル電流を主に動かす制御系を得ることが出来る。この
とき、ひとつの超伝導コイルの運転領域を図３に示す。
図３は、図２と同じくＴ−Ｈ−Ｊ空間を示しており、
Ｔ，Ｈ，Ｊ各々に上限値を設ける従来の方法では、運転
領域が最もクエンチの危険が高い動作点Ｑの座標で制限
される直方体の領域８となる。これに対して、本発明で
はクエンチの危険が同程度の曲面９の内側の点を運転領
域として選択できるため、装置の運転可能領域が広がる
効果がある。なお本発明は、前記実施例に制限されるも
のではない。
ルのクエンチ確率に応じて、クエンチの危険の小さいコ
イル電流を主に動かす制御系を得ることが出来る。この
とき、ひとつの超伝導コイルの運転領域を図３に示す。
図３は、図２と同じくＴ−Ｈ−Ｊ空間を示しており、
Ｔ，Ｈ，Ｊ各々に上限値を設ける従来の方法では、運転
領域が最もクエンチの危険が高い動作点Ｑの座標で制限
される直方体の領域８となる。これに対して、本発明で
はクエンチの危険が同程度の曲面９の内側の点を運転領
域として選択できるため、装置の運転可能領域が広がる
効果がある。なお本発明は、前記実施例に制限されるも
のではない。
【００２９】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。図４は、本発明によるプラズマ位置形状制御装置の
他の例のシステム構成図を示す。図４において、プラズ
マ１の位置形状は超伝導コイル２により制御される。こ
の超伝導コイルのパラメータＴj、ＨjおよびＪjにより
プラズマ位置形状及びクエンチ確率が各々の演算部３及
び４で演算される。各超伝導コイルのＴ−Ｈ−Ｊ空間内
での動作点は、クエンチ確率の数値あるいはその数値に
対応する動作点の色とともに３次元画像表示装置１０に
表示され、超伝導コイルの動作状態を運転者１１に視覚
的に伝える。運転者は、その表示装置を参照し、制御演
算装置５への入力装置１２を用いて、各コイルの電流の
制限値、制御ゲイン決定のための評価関数重み等を入力
する。それに基づき制御演算部５では電圧指令値Ｖj0を
求め、制御電源６により電圧Ｖjを印加する。
る。図４は、本発明によるプラズマ位置形状制御装置の
他の例のシステム構成図を示す。図４において、プラズ
マ１の位置形状は超伝導コイル２により制御される。こ
の超伝導コイルのパラメータＴj、ＨjおよびＪjにより
プラズマ位置形状及びクエンチ確率が各々の演算部３及
び４で演算される。各超伝導コイルのＴ−Ｈ−Ｊ空間内
での動作点は、クエンチ確率の数値あるいはその数値に
対応する動作点の色とともに３次元画像表示装置１０に
表示され、超伝導コイルの動作状態を運転者１１に視覚
的に伝える。運転者は、その表示装置を参照し、制御演
算装置５への入力装置１２を用いて、各コイルの電流の
制限値、制御ゲイン決定のための評価関数重み等を入力
する。それに基づき制御演算部５では電圧指令値Ｖj0を
求め、制御電源６により電圧Ｖjを印加する。
【００３０】本実施例によれば、超伝導コイルの運転状
況を運転員が視覚的に把握できるため、クエンチの危険
のあるコイルの制約条件を運転員の判断で変更できクエ
ンチの危険を回避できるとともに、超伝導コイルの運転
パターン（動作点のＴＨＪ空間内での分布）を運転員が
変更し易くなるため、装置運転の柔軟性が向上する効果
がある。
況を運転員が視覚的に把握できるため、クエンチの危険
のあるコイルの制約条件を運転員の判断で変更できクエ
ンチの危険を回避できるとともに、超伝導コイルの運転
パターン（動作点のＴＨＪ空間内での分布）を運転員が
変更し易くなるため、装置運転の柔軟性が向上する効果
がある。
【００３１】さらに他の実施例について、図５により説
明する。図５は、本発明による超伝導コイル運転システ
ムである。図５において、超伝導コイル２からの計測デ
ータである温度Ｔj、磁場Ｈjおよび電流Ｊjにより、ク
エンチ確率演算部４において式（数１）〜（数３）によ
りクエンチ確率ｐiを算出する。冷媒制御装置では、ク
エンチ確率の大きいコイルには冷媒の流量ｖjを大き
く、クエンチ確率の小さいものには冷媒の流量を小さく
分配するよう指令し、それは冷媒駆動ポンプ１４により
実現される。この様にすれば、各コイルのクエンチ確率
を揃えることが出来、冷媒の流量が限られている場合、
あるいは、出来るだけ少ない冷媒流量で運転したいと
き、最も効率よく冷媒を分配できる。従って本実施例に
よれば、複数の超伝導コイル全体のクエンチ確率を平均
化し、冷媒量を最小限にする効果がある。
明する。図５は、本発明による超伝導コイル運転システ
ムである。図５において、超伝導コイル２からの計測デ
ータである温度Ｔj、磁場Ｈjおよび電流Ｊjにより、ク
エンチ確率演算部４において式（数１）〜（数３）によ
りクエンチ確率ｐiを算出する。冷媒制御装置では、ク
エンチ確率の大きいコイルには冷媒の流量ｖjを大き
く、クエンチ確率の小さいものには冷媒の流量を小さく
分配するよう指令し、それは冷媒駆動ポンプ１４により
実現される。この様にすれば、各コイルのクエンチ確率
を揃えることが出来、冷媒の流量が限られている場合、
あるいは、出来るだけ少ない冷媒流量で運転したいと
き、最も効率よく冷媒を分配できる。従って本実施例に
よれば、複数の超伝導コイル全体のクエンチ確率を平均
化し、冷媒量を最小限にする効果がある。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、超
伝導コイルのクエンチ確率を予測し、クエンチの危険の
小さい状態を選択できるため、装置の安全性が高まると
いう効果がある。また、クエンチの危険を一定値まで許
す場合には、超伝導コイルの運転領域（温度、磁場及び
電流の可変範囲）を広く取ることが出来る効果がある。
伝導コイルのクエンチ確率を予測し、クエンチの危険の
小さい状態を選択できるため、装置の安全性が高まると
いう効果がある。また、クエンチの危険を一定値まで許
す場合には、超伝導コイルの運転領域（温度、磁場及び
電流の可変範囲）を広く取ることが出来る効果がある。
【図１】本発明によるプラズマ位置形状制御装置一実施
例の構成図である。
例の構成図である。
【図２】本発明による超伝導コイルのクエンチ確率の評
価方法を示す図である。
価方法を示す図である。
【図３】従来技術による超伝導コイルの運転領域と本発
明によるそれとを概念的に比較して示した図である。
明によるそれとを概念的に比較して示した図である。
【図４】本発明によるプラズマ位置形状制御装置のもう
一つの実施例の構成図である。
一つの実施例の構成図である。
【図５】本発明による超伝導コイル運転システムの構成
図である。
図である。
１ プラズマ ２ 超伝導コイル ３ プラズマ位置形状演算部 ４ クエンチ確率演算部 ５ 制御演算部 ６ 制御電源 ７ 臨界面 ８ 従来技術の運転領域 ９ 本発明による運転領域 １０ 表示装置 １１ 運転者 １２ 入力装置
Claims (6)
- 【請求項１】 プラズマの位置形状を制御する超伝導コ
イルと、該超伝導コイルのコイル電流又は電圧を制御す
る制御電源と、プラズマ位置形状を計測する磁気計測装
置と、前記超伝導コイルの温度、電流及び磁場の計測装
置を備えた核融合装置のプラズマ位置形状制御装置にお
いて、超伝導状態に影響する２つ以上の状態量の計測に
よりクエンチ（超伝導状態の喪失）確率を評価するクエ
ンチ確立演算部を設け、そのクエンチ確率に基づいて前
記制御電源により前記コイル電流又は電圧が制御される
ようにしたことを特徴とする核融合装置のプラズマ位置
形状制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、超伝導コイルの電流
密度、温度及び磁場に上限値を設けず又は上限値を設け
ることに加えて、運転状態の安全性及び運転者が要求す
るプラズマ位置形状制御精度に依存して運転状態を選択
する手段を備えたことを特徴とする核融合装置のプラズ
マ位置形状制御装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、クエンチ確率
の演算結果に応じて超伝導コイルの冷媒流量を制御する
手段を備えたことを特徴とする核融合装置のプラズマ位
置形状制御装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、各々
の超伝導コイルの動作点を電流密度、磁場及び温度の３
次元空間上に表示し、クエンチの危険のあるコイルを運
転員に視覚的に知らせる手段を備えたことを特徴とする
核融合装置のプラズマ位置形状制御装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、クエ
ンチ確率の設定上限値と、超伝導コイルの電流密度、磁
場及び温度の各の３次元座標軸との間で作られるクエン
チ確率が同程度の曲面より原点側の点を運転領域として
運転されることを特徴とする核融合装置のプラズマ位置
形状制御装置。 - 【請求項６】 プラズマの位置形状を制御する超伝導コ
イルと、該超伝導コイルのコイル電流又は電圧を制御す
る制御電源と、プラズマ位置形状を計測する磁気計測装
置と、前記超伝導コイルの温度、電流及び磁場の計測装
置を備えた核融合装置において、超伝導状態に影響する
２つ以上の状態量の計測によりクエンチ（超伝導状態の
喪失）確率を評価するクエンチ確立演算部を設け、その
クエンチ確率に基づいて前記制御電源により前記コイル
電流又は電圧が制御されるようにしたことを特徴とする
核融合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3233319A JP2564717B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 核融合装置のプラズマ位置形状制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3233319A JP2564717B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 核融合装置のプラズマ位置形状制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572365A true JPH0572365A (ja) | 1993-03-26 |
| JP2564717B2 JP2564717B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=16953276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3233319A Expired - Lifetime JP2564717B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 核融合装置のプラズマ位置形状制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2564717B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020515036A (ja) * | 2016-12-21 | 2020-05-21 | トカマク エナジー リミテッド | 超伝導磁石におけるクエンチ保護 |
| EP3987554A1 (en) * | 2019-06-18 | 2022-04-27 | Massachusetts Institute Of Technology | Control system for charging of non/partially insulated superconducting magnets and related techniques |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP3233319A patent/JP2564717B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020515036A (ja) * | 2016-12-21 | 2020-05-21 | トカマク エナジー リミテッド | 超伝導磁石におけるクエンチ保護 |
| EP3987554A1 (en) * | 2019-06-18 | 2022-04-27 | Massachusetts Institute Of Technology | Control system for charging of non/partially insulated superconducting magnets and related techniques |
| JP2022536539A (ja) * | 2019-06-18 | 2022-08-17 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | 無絶縁／部分絶縁の超伝導磁石の充電のための制御システム及び関連する技術 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2564717B2 (ja) | 1996-12-18 |
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