JPH07253486A - Plasma position control coil for nuclear fusion device - Google Patents

Plasma position control coil for nuclear fusion device

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Publication number
JPH07253486A
JPH07253486A JP6044164A JP4416494A JPH07253486A JP H07253486 A JPH07253486 A JP H07253486A JP 6044164 A JP6044164 A JP 6044164A JP 4416494 A JP4416494 A JP 4416494A JP H07253486 A JPH07253486 A JP H07253486A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
feeder
control coil
nuclear fusion
magnetic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6044164A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanori Onozuka
正紀 小野塚
Atsuya Fujita
淳哉 藤田
Kimihiro Ioki
公裕 伊尾木
Original Assignee
Mitsubishi Atom Power Ind Inc
三菱原子力工業株式会社
Mitsubishi Heavy Ind Ltd
三菱重工業株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Atom Power Ind Inc, 三菱原子力工業株式会社, Mitsubishi Heavy Ind Ltd, 三菱重工業株式会社 filed Critical Mitsubishi Atom Power Ind Inc
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

Abstract

PURPOSE:To provide a plasma position control coil for nuclear fusion device which has such a feeder wire structure that does not require high strength at a supporting section. CONSTITUTION:A magnetic confirement type nuclear fusion device is provided with a doughnut-like vacuum vessel and toroidal coil which is provided outside the vacuum vessel and encloses high-temperature plasma in the vacuum vessel by forming a toroidal magnetic field in the vessel. In such a nuclear fusion device, feeder wire 11a and 11b extended from a plasma position control coil in the vacuum vessel are constituted in such a way that they are combined with each other in a rope-like twisted state supported by an appropriate structure 13. Therefore, the electromagnetic loads of the two feeder wires in the opposite directions are offset and the direction of the moment generated by the offset electromagnetic loads is also rotated along the length direction of the feeder wires 11a and 11b.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、磁気を用いてプラズマ
を閉じ込める形式の核融合装置に関し、特にそのプラズ
マ位置制御コイルに関するものである。ここで、核融合
装置とは、現実に核融合反応を生じさせるものの他、核
融合反応を生ぜしめる条件を達成するための各種実験、
試験を行うための装置を含むものとする。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nuclear fusion device of the type that uses magnetic force to confine plasma, and more particularly to a plasma position control coil thereof. Here, the nuclear fusion device is, in addition to what actually causes the nuclear fusion reaction, various experiments for achieving the conditions that cause the nuclear fusion reaction,
It shall include the equipment for conducting the test.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気閉じ込め式核融合装置の代表的なも
のとしてトカマク型核融合装置があるが、この型式の装
置においては、ドーナツ状の真空容器が用いられ、その
中に高温のプラズマが発生され、閉じ込められる。この
閉じ込め用の磁場を形成するトロイダルコイルは、真空
容器の小径断面を取り囲む形で、真空容器の外側に設け
られている。
2. Description of the Related Art A tokamak type nuclear fusion device is a typical magnetic confinement type nuclear fusion device. In this type of device, a donut-shaped vacuum container is used to generate high temperature plasma. And is trapped. The toroidal coil that forms the magnetic field for confinement is provided outside the vacuum container so as to surround the small-diameter cross section of the vacuum container.

【0003】真空容器の中に形式されて閉じ込められる
プラズマは、非常に高温であり、所定位置から変位する
と、種々の不具合を生ずる恐れがある。従って、プラズ
マの位置を好適に保持するための位置制御コイルが設け
られる。当業者にとって自明なように、位置制御コイル
は、コイルを形成する導線に電流を流して磁場を生ぜし
め、この磁場の作用により、プラズマの位置を調整する
ものであるが、この位置制御コイルはトロイダル磁場の
中に用いられるので、図4に示すように、コイルのフィ
ーダ線(導体)1は、トロイダル磁場(磁束の方向を
“B”で表す)をほぼ垂直に横切ることになる。即ち、
フィーダ線1に電流jを流すと、ファラデーの法則によ
りフィーダ線1に電磁荷重が生ずる。従って、これをし
っかりと保持するための支持具又は支持構造物が必要と
なる。
Plasma, which is formally confined in a vacuum vessel, is very hot and, when displaced from a given position, can cause various problems. Therefore, a position control coil for appropriately holding the position of the plasma is provided. As will be apparent to those skilled in the art, the position control coil is to adjust the position of the plasma by applying an electric current to the conductive wire forming the coil to generate a magnetic field, and the position control coil. Since it is used in the toroidal magnetic field, as shown in FIG. 4, the feeder line (conductor) 1 of the coil crosses the toroidal magnetic field (the direction of the magnetic flux is represented by "B") almost vertically. That is,
When a current j is applied to the feeder line 1, an electromagnetic load is generated on the feeder line 1 according to Faraday's law. Therefore, there is a need for a support or support structure to hold it securely.

【0004】図5に、従来採用されているプラズマ位置
制御コイルのフィーダ線の支持構造の一例を示す。これ
は、比較的小型の核融合実験装置に用いられたもので、
電流を導入するフィーダ線1aと電流を導出するフィー
ダ線1bとを、絶縁材2を介して接合して一体構造と
し、この一体構造物を帽子形断面の支持クランプ3によ
り図示しない支持構造物に固定する。このような構造で
は、電磁荷重は、電流の流れる方向が逆になれば、電磁
荷重の作用方向も逆になるので、フィーダ線1a、1b
の一体構造物としては、電磁荷重が相殺される。尤も、
絶縁材2には剪断力が作用し、一体構造のフィーダ線1
a、1bにはモーメントが発生するから、支持クランプ
3には、これに耐える強度のものが使用される。
FIG. 5 shows an example of a feeder line support structure of a plasma position control coil which has been conventionally used. This was used in a relatively small fusion experimental device,
A feeder wire 1a for introducing an electric current and a feeder wire 1b for extracting an electric current are joined together via an insulating material 2 to form an integral structure, and this integral structure is made into a supporting structure not shown by a supporting clamp 3 having a hat-shaped cross section. Fix it. In such a structure, if the direction of the flow of the electric current is reversed, the direction of action of the electromagnetic load is also reversed, so that the feeder lines 1a, 1b.
The electromagnetic load is canceled as the integrated structure of. However,
A shearing force acts on the insulating material 2, and the feeder wire 1 having an integral structure
Since a moment is generated in a and 1b, the support clamp 3 having a strength that can withstand the moment is used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述したような支持構
造は、比較的小形の、即ち制御電流が比較的小さい核融
合実験装置では実現可能であるが、装置が大形化し、制
御電流が大きくなると、実現が困難となる。電流が大き
くなると、抵抗加熱が大きくなり、そのため導体の温度
が上昇するので、冷却が必要となる。例えば、大型装置
用の制御コイルに用いる導体として、図6に示すような
MI(Mineral Insulated)ケーブル5が提案されてい
る。MIケーブル5では、中心部の冷却水通路5aを画
成する導体(銅)5bが、酸化マグネシウムからなる絶
縁材5cで囲まれ、最外側に被覆管5dがある。
The support structure as described above can be realized by a relatively small fusion experimental apparatus having a relatively small control current, but the apparatus becomes large and the control current becomes large. If so, it will be difficult to realize. Higher currents result in higher resistance heating, which increases the temperature of the conductors and requires cooling. For example, an MI (Mineral Insulated) cable 5 as shown in FIG. 6 has been proposed as a conductor used for a control coil for a large device. In the MI cable 5, the conductor (copper) 5b that defines the cooling water passage 5a in the central portion is surrounded by the insulating material 5c made of magnesium oxide, and the covering pipe 5d is on the outermost side.

【0006】以上のようなMIケーブル5をフィーダ線
として使用し前述の一体構造物とすると、図7に示すよ
うになるが、フィーダ線となる2本のMIケーブル5の
接合が必ずしも高強度にならず、支持構造物6や保持ク
ランプ7に作用する荷重やモーメントも大きくなり、取
り付けが難しくなる。特に、MIケーブル5に流れる電
流も従来の比較的小型の装置に比し、大きくなるのであ
るから、発生電磁荷重も大きくなるので、その傾向は大
なるものがある。特に、支持構造物6は、真空容器の内
壁やポートの内壁となる場合が多いので、構造上の制約
から、必要とする強度を達成できない場合もある。従っ
て、本発明は、支持部に高強度を必要としないフィーダ
線構造をもつ核融合装置用のプラズマ位置制御コイルを
提供することを目的とするものである。
When the above MI cable 5 is used as a feeder line to form the above-mentioned integral structure, it is as shown in FIG. 7, but the joining of the two MI cables 5 serving as the feeder line does not necessarily have high strength. In addition, the load and the moment acting on the support structure 6 and the holding clamp 7 are increased, and the mounting becomes difficult. In particular, the current flowing through the MI cable 5 also becomes larger than that of the conventional relatively small device, so that the generated electromagnetic load also becomes large, and this tendency is large. In particular, since the support structure 6 is often the inner wall of the vacuum container or the inner wall of the port, the required strength may not be achieved due to structural restrictions. Therefore, it is an object of the present invention to provide a plasma position control coil for a fusion device having a feeder wire structure that does not require high strength in the supporting portion.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明のプラズマ位置制御コイルによれば、ドーナ
ツ状の真空容器と、該真空容器の外側に設けられ同真空
容器内にトロイダル磁場を形成して高温プラズマを閉じ
込めるトロイダルコイルとを有する磁気閉じ込め式核融
合装置において、前記真空容器内のプラズマの位置制御
コイルから延出したフィーダ線を縄状に組み合わせて構
成し、これを適当な構造物に支持するようにしている。
In order to achieve the above object, according to the plasma position control coil of the present invention, a donut-shaped vacuum container and a toroidal magnetic field provided outside the vacuum container are provided. In a magnetic confinement fusion device having a toroidal coil for forming a high temperature plasma and confining the high temperature plasma, a feeder wire extended from the position control coil of the plasma in the vacuum vessel is combined in a rope shape, I try to support the structure.

【0008】[0008]

【作用】前述の構成において、位置制御コイルから延出
したフィーダ線は、トロイダル磁場を横切っているの
で、電流を導入するフィーダ線と電流を導出するフィー
ダ線には、それぞれ電磁荷重が発生する。それぞれのフ
ィーダ線は、ほぼ螺旋状の形状をなし、2本のフィーダ
線が縄状となっているから、相反する方向の電磁荷重は
相殺される。更に、2本のフィーダ線は、縄状構造のた
め交互に位置が入れ違っているので、相殺される電磁荷
重によって発生するモーメントの方向も、フィーダ線の
長手方向に沿い、回転する。
In the above structure, since the feeder wire extending from the position control coil crosses the toroidal magnetic field, an electromagnetic load is generated in each of the feeder wire for introducing the current and the feeder wire for deriving the current. Since each feeder line has a substantially spiral shape and the two feeder lines are rope-shaped, electromagnetic loads in opposite directions are canceled out. Further, since the two feeder lines are alternately staggered due to the rope-like structure, the direction of the moment generated by the offset electromagnetic load also rotates along the longitudinal direction of the feeder line.

【0009】[0009]

【実施例】次に、本発明の好適な実施例について添付図
面を参照して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一
又は対応部分を示すものとする。図1において、フィー
ダ部は、円形断面の電流導入用フィーダ線11aと、同
様に円形断面の電流導出用フィーダ線11bとが撚り合
わされて縄状又はケーブル状に構成されている。フィー
ダ線11a、11bは、図では簡略に示されているが、
前述のようなMIケーブルでよく、導体の外側に絶縁材
の層が形成されているから、図示のように縄状に組み合
わされても短絡はしない。そして、これ等のフィーダ線
11a、11bは、一体的に、ステープル状の支持金具
12によって、例えば真空容器の内壁13に支持され
る。また、該内壁13は、真空容器の排気ポートの内壁
としてもよい。
Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. In FIG. 1, the feeder portion is formed by twisting a current introducing feeder wire 11a having a circular cross section and a current guiding feeder wire 11b having a circular cross section in a rope shape or a cable shape. Although the feeder lines 11a and 11b are simply shown in the figure,
The MI cable as described above may be used, and since the layer of the insulating material is formed on the outer side of the conductor, short-circuit does not occur even if it is assembled in a rope shape as shown in the drawing. Then, these feeder lines 11a and 11b are integrally supported by the staple-shaped support fitting 12 on, for example, the inner wall 13 of the vacuum container. Further, the inner wall 13 may be an inner wall of the exhaust port of the vacuum container.

【0010】周知のことながら、真空容器は、図示しな
いトロイダルコイルによって囲まれており、トロイダル
磁場が作用しているから、フィーダ線11a、11bに
電流jを流すと、図2に示すように電磁荷重Fが作用す
る。
As is well known, the vacuum container is surrounded by a toroidal coil (not shown), and a toroidal magnetic field acts on it. The load F acts.

【0011】図2において、矢印Aは電流jの方向、矢
印Bは磁束の方向を示す。フィーダ線11aに作用する
電磁荷重Fa及びフィーダ線11bに作用する電磁荷重
Fbは、フィーダ線11a、11bが半回転進む毎に入
れ替り、モーメントが相殺される。但し、モーメントの
作用位置は、半回転分だけ長さ方向にずれているから、
これに相当する不釣合モーメントが残り、これが、支持
金具12によって支持される。しかし、この不釣合モー
メントは、非常に小さいから、支持金具又はクランプ1
2は、非常に弱いものでも十分である。
In FIG. 2, arrow A indicates the direction of current j, and arrow B indicates the direction of magnetic flux. The electromagnetic load Fa acting on the feeder wire 11a and the electromagnetic load Fb acting on the feeder wire 11b are switched each time the feeder wires 11a and 11b move half a turn, and the moments are offset. However, since the acting position of the moment is shifted in the length direction by half a rotation,
An unbalanced moment corresponding to this remains, which is supported by the support fitting 12. However, this unbalanced moment is so small that the support fitting or clamp 1
2 is enough even if it is very weak.

【0012】以上の実施例において、フィーダ線11
a、11bは、直線部分が殆どないように形成されてい
るが、その可撓性の大きさによっては、図3に示すよう
にフィーダ線111a、111bを直線部分を残して組
み合わせてもよいことは勿論である。但し、図示しない
支持金具の強度は、若干増す必要もあるが、従来のもの
に比べれば極めて小さくてよい。
In the above embodiment, the feeder line 11
Although a and 11b are formed so that there is almost no straight line portion, depending on the size of the flexibility, the feeder lines 111a and 111b may be combined leaving the straight line portion as shown in FIG. Of course. However, although the strength of the support metal fitting (not shown) needs to be slightly increased, it may be extremely smaller than that of the conventional one.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
2本のフィーダ線は縄状に形成され、長手方向に進むに
従いその位置が互いに入れ替るから、電磁荷重は勿論、
これによるモーメントも実質的に打ち消し合う。従っ
て、フィーダ線を支持する金具に作用する力は、極めて
小さくなるので、小さい強度のものでよく、また、その
取付間隔を大きくして、その数を少くすることができ
る。
As described above, according to the present invention,
The two feeder lines are formed in a rope shape, and their positions are interchanged as they progress in the longitudinal direction.
The resulting moments also substantially cancel each other out. Therefore, the force acting on the metal fitting supporting the feeder wire is extremely small, so that the strength can be small, and the mounting interval can be increased to reduce the number.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明による位置制御コイルの実施例を部分
的に示す一部切欠き斜視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view partially showing an embodiment of a position control coil according to the present invention.

【図2】 図1の実施例の位置制御コイルの作用を説明
するための斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view for explaining the operation of the position control coil of the embodiment of FIG.

【図3】 本発明による位置制御コイルの改変実施例を
示す部分側面図である。
FIG. 3 is a partial side view showing a modified embodiment of the position control coil according to the present invention.

【図4】 位置制御コイルの一般的な使用条件を示す説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing general usage conditions of the position control coil.

【図5】 従来の位置制御コイルの構造の一部を示す斜
視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a part of the structure of a conventional position control coil.

【図6】 本発明の課題を説明するためのフィーダ線の
断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a feeder line for explaining the problem of the present invention.

【図7】 本発明の課題を説明するためのフィーダ線の
組立構造の一部を断面で示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a part of the assembly structure of the feeder wire in section for explaining the problem of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11a…フィーダ線、11b…フィーダ線、12…保持
金具、13…支持構造物、111a…フィーダ線、11
1b…フィーダ線、A…電流の方向、B…磁束の方向。
11a ... Feeder wire, 11b ... Feeder wire, 12 ... Holding metal fitting, 13 ... Support structure, 111a ... Feeder wire, 11
1b ... Feeder line, A ... Current direction, B ... Magnetic flux direction.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 淳哉 東京都港区芝公園二丁目4番1号 三菱原 子力工業株式会社内 (72)発明者 伊尾木 公裕 東京都港区芝公園二丁目4番1号 三菱原 子力工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Junya Fujita 2-4-1, Shiba Park, Minato-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Hara Power Co., Ltd. (72) Inventor, Kimihiro Ioki 2-4 Shiba Park, Minato-ku, Tokyo No. 1 Mitsubishi Harajuku Industry Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ドーナツ状の真空容器と、該真空容器の
外側に設けられ同真空容器内にトロイダル磁場を形成し
て高温プラズマを閉じ込めるトロイダルコイルとを有す
る磁気閉じ込め式核融合装置において、前記真空容器内
のプラズマの位置を制御する位置制御コイルから延出し
たフィーダ線を縄状に組み合わせて支持したことを特徴
とする核融合装置のプラズマ位置制御コイル。
1. A magnetic confinement nuclear fusion device comprising: a donut-shaped vacuum container; and a toroidal coil that is provided outside the vacuum container and that forms a toroidal magnetic field in the vacuum container to confine high-temperature plasma. A plasma position control coil for a nuclear fusion device, characterized in that a feeder line extending from a position control coil for controlling the position of plasma in a container is combined and supported in a rope shape.
JP6044164A 1994-03-15 1994-03-15 Plasma position control coil for nuclear fusion device Withdrawn JPH07253486A (en)

Priority Applications (1)

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JP6044164A JPH07253486A (en) 1994-03-15 1994-03-15 Plasma position control coil for nuclear fusion device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11049619B1 (en) 2019-12-23 2021-06-29 Lockheed Martin Corporation Plasma creation and heating via magnetic reconnection in an encapsulated linear ring cusp

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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