JPS5848878B2 - Torus type fusion device - Google Patents

Torus type fusion device

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JPS5848878B2
JPS5848878B2 JP52071060A JP7106077A JPS5848878B2 JP S5848878 B2 JPS5848878 B2 JP S5848878B2 JP 52071060 A JP52071060 A JP 52071060A JP 7106077 A JP7106077 A JP 7106077A JP S5848878 B2 JPS5848878 B2 JP S5848878B2
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Japan
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coil
helical coil
helical
torus
fusion device
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JP52071060A
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Japanese (ja)
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勲 栗田
史男 鈴木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

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  • General Induction Heating (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトーラス型核融合装置に係り、特にドーナツ状
の真空容器の周囲にヘリカルフイルを巻回して成るトー
ラス型核融合装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a torus-type nuclear fusion device, and more particularly to a torus-type nuclear fusion device in which a helical film is wound around a donut-shaped vacuum vessel.

一般に、プラズマを磁場によって閉じ込める核融合装置
には種々の電磁コイルを備えているが、ステラレータ型
、ヘリオトロン型、及びトルサトロン型等の装置では、
プラズマを取り囲むよう真空容器の周囲に配置されたら
せん状コイル(以後ヘリカルコイルと称す。
Generally, nuclear fusion devices that confine plasma using a magnetic field are equipped with various electromagnetic coils, but in devices such as stellarator type, heliotron type, and torsatron type,
A helical coil (hereinafter referred to as a helical coil) is placed around the vacuum vessel to surround the plasma.

)がプラズマ閉じ込め用の磁場を発生する重要な働きを
し、このヘリカルコイルによる磁場によってプラズマを
真空容器内に生成保持し、プラズマ内に電流を流して加
熱させ核融合反応による熱エネルギーを得る。
) plays an important role in generating a magnetic field for plasma confinement, and the magnetic field generated by this helical coil generates and maintains plasma within the vacuum vessel, and current is passed through the plasma to heat it and obtain thermal energy from the fusion reaction.

このヘリカルコイルには、通電することにより電磁力が
作用するが、構造的にヘリカルコイルに生じる電磁力を
外部から支持することは難しく、通常は、前記真空容器
に支持されている。
An electromagnetic force acts on this helical coil when it is energized, but it is structurally difficult to support the electromagnetic force generated in the helical coil from the outside, so it is usually supported by the vacuum container.

一方、ヘリ力ルコイルに通電すると、電磁力のほかジュ
ール熱が発生し、該ヘリカルコイル自身の温度が上昇し
て熱膨張する。
On the other hand, when a helical coil is energized, Joule heat is generated in addition to electromagnetic force, and the temperature of the helical coil itself rises and thermally expands.

従って、電磁力を支持するためにヘリカルコイルを充分
固定した場合は、逆に温度上昇による熱膨張を抑える結
果となり、熱応力が大きくなってヘリカルコイルが破断
し易いという欠点があった。
Therefore, if the helical coil is sufficiently fixed to support the electromagnetic force, thermal expansion due to temperature rise will be suppressed, resulting in increased thermal stress and the helical coil will easily break.

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、電磁力に対しては十分支持可能なことは勿
論、熱応力を減少させてヘリカルコイルの耐久性の増大
を図ったトーラス型核融合装置を提供するにある。
The present invention was made in view of the above points, and its purpose is to increase the durability of the helical coil by reducing thermal stress as well as providing sufficient support against electromagnetic force. To provide a torus type nuclear fusion device.

本発明は内部にプラズマが閉じ込められほぼドーナツ状
に形成された真空容器の外周囲にヘリカル状に巻回され
たヘリ力ルコイルが位置する少なくともトーラス中心側
に、該ヘリカルコイルを覆うようにヘリカルコイルの巻
回方向に沿って断面円弧状のコイルサポートを設け、該
コイルサポートを真空容器の外周囲にヘリカル状の溝を
形成するペレットに固定することにより、所期の目的を
達成するようになしたものである。
In the present invention, a helical coil is provided at least on the center side of the torus, where a helical coil coil wound helically around the outer periphery of a vacuum container having a substantially donut shape with plasma confined therein is located so as to cover the helical coil. The intended purpose is achieved by providing a coil support with an arcuate cross section along the winding direction of the vacuum container, and fixing the coil support to a pellet forming a helical groove around the outer periphery of the vacuum container. This is what I did.

以下、図面の実施例に基づいて本発明を詳細に説明する
Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on embodiments shown in the drawings.

第1図、及び第2図に本発明の一実施例を示す。An embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 and 2. FIG.

核図において、1はプラズマ2を閉じ込めるためのほぼ
ドーナツ状に形成された真空容器で、この真空容器1は
、下部ベース3に突設された支持脚4に支承されている
In the nuclear diagram, reference numeral 1 denotes a vacuum container formed in a substantially donut shape for confining plasma 2, and this vacuum container 1 is supported by support legs 4 protruding from a lower base 3.

5は真空容器1の外周にヘリカル状に巻回されたヘリ力
ルコイルで、このヘリカルコイル5は、真空容器1の外
周囲に該ヘリ力ルコイル5のピッチをもってヘリカル状
に配置され前記真空容器1の外周に固着されたべレソト
6間で形成されるヘリカル状の溝内に巻装されている。
Reference numeral 5 denotes a helical coil coil wound helically around the outer periphery of the vacuum vessel 1. The helical coil 5 is arranged in a helical manner around the outer periphery of the vacuum vessel 1 with the pitch of the helical coil 5. It is wound in a helical groove formed between the edges 6 fixed to the outer periphery of the tube.

そして、本実施例ではこのヘリカルコイル5が位置する
トーラス中心側とこれとは反対側に、ヘリ力ルコイル5
の外周を覆うように、しかも、該ヘリカルコイル5の巻
装方向に沿って断面略円弧状のコイルサポー1−7A,
7Bが装備されている。
In this embodiment, the helical coil 5 is located on the torus center side where the helical coil 5 is located and on the opposite side.
Coil supports 1-7A, which have a substantially arc-shaped cross section, extend along the winding direction of the helical coil 5 so as to cover the outer periphery of the helical coil 5.
Equipped with 7B.

このコイルサポーh7A,7Bは、各々ペレット6にボ
ルト等で固定され、前記ヘリカルコイル5の第1図にお
ける上面の一部および下面の一部が一様に前記コイルサ
ポー1−7A,7Bの被覆の対象外とされ露出した形を
とっている。
The coil supports h7A and 7B are each fixed to the pellet 6 with bolts or the like, and a portion of the upper surface and a portion of the lower surface of the helical coil 5 in FIG. 1 are uniformly covered by the coil supports 1-7A and 7B. It is outside and exposed.

これらコイルサポ−1−7A,7Bの外周にトロイダル
コイル8がトーラス周方向に所定間隔をもって複数個設
けられ、このトロイダルコイル8は、上部ベース9と前
記下部ベース3の各々に固定されている。
A plurality of toroidal coils 8 are provided on the outer circumferences of these coil supports 1-7A and 7B at predetermined intervals in the circumferential direction of the torus, and these toroidal coils 8 are fixed to each of the upper base 9 and the lower base 3.

次に、この実施例の作用効果を説明する。Next, the effects of this embodiment will be explained.

運転開始時の第1図の核融合装置に、別途設けた垂直磁
場コイル等により垂直方向の磁場を形成し、同時にヘリ
カルコイル5に大電流の通電を開始すると、第3図、若
しくは第4図に示すようにトーラス中心側、若しくはこ
れとは反対側に電磁力のベクトル和F, ,F2が発生
し、各々同図の矢印で示したベクトル分布で前記ヘリカ
ルコイル5が真空容器1から離れるように作用する。
When a vertical magnetic field is formed in the nuclear fusion device shown in Fig. 1 at the start of operation using a separately provided vertical magnetic field coil, etc., and at the same time a large current is started to flow through the helical coil 5, the fusion device shown in Fig. 3 or 4 is generated. As shown in the figure, vector sums F, , F2 of electromagnetic force are generated on the torus center side or on the opposite side, and the helical coil 5 is separated from the vacuum vessel 1 with the vector distribution shown by the arrow in the figure. It acts on

ここでX−Xはトーラスの中心を示す。Here, XX indicates the center of the torus.

この電磁力のベクトル和F1、若しくはF2は、プラズ
マ1を発生させて装置全体を稼動状態におく間中、継続
して発生するが、本実施例ではこの電磁力のベクトル和
F1、若しくはF2の方向にコイルサポート7A,7B
が設けられているため、電磁力のべクトル和F1,F2
によるヘリカルコイル5の伸びは抑えられ、同時にこの
電磁力のベクトル和F1+F2 とコイルサポート7A
,7Bにより生じる前記へり力ルコイル5内の内部応力
は、ヘリカルコイルの上下端部が第1図に示すように露
出しているため、その蓄積が緩和されるので、かかる点
においてヘリカルコイル5の耐久性は増大する。
This vector sum F1 or F2 of electromagnetic force is generated continuously while the plasma 1 is generated and the entire device is put into operation. In this embodiment, this vector sum F1 or F2 of electromagnetic force is generated continuously. Coil support 7A, 7B in direction
is provided, the vector sum of electromagnetic forces F1, F2
The expansion of the helical coil 5 due to
, 7B, the accumulation of internal stress in the helical coil 5 is alleviated because the upper and lower ends of the helical coil are exposed as shown in FIG. Durability increases.

さらに、前記ヘリカルコイル5には短時間に大電流が通
電されるため、ヘリカルコイル5は断熱的に温度が上昇
し、この温度上昇によるヘリ力ルコイル5の熱膨張が生
じるが、その伸びは、前述したのと同様にヘリカルコイ
ル5の土下端部の露出部に吸収されるので、この場合に
おいてもヘリカルコイル5内の内部熱応力は著しく小さ
くなる。
Furthermore, since a large current is applied to the helical coil 5 in a short period of time, the temperature of the helical coil 5 rises adiabatically, and this temperature rise causes thermal expansion of the helical coil 5. As described above, the internal thermal stress within the helical coil 5 is significantly reduced in this case as well, since it is absorbed by the exposed portion of the under-soil end of the helical coil 5.

従って、従来技術によるヘリカルコイル5の破損事故は
解消され、ヘリカルコイル5の耐久性は著しく増大する
Therefore, the damage accident of the helical coil 5 caused by the prior art is eliminated, and the durability of the helical coil 5 is significantly increased.

次に、他の実施例を第5図、及び第6図に基づいて説明
する。
Next, another embodiment will be described based on FIGS. 5 and 6.

この実施例は、前述した実施例に示した断面円弧状のコ
イルサポート7A,若しくは7Bの開放端を、ヘリカル
コイル5の伸びに合せて予め幾分広げた状態、つまり、
断面円弧状のコイルサポート7A,7Bの端部近傍内径
を、ヘリカルコイル5の外径より大きくしたコイルサポ
ート8A,8B,8Cとし、電磁力のベクトル和F1
がトーラス中心側(第3図参照)のみ発生する場合は、
第5図の如くヘリカルコイル5のトーラス中心側面にの
みコイルサポート8Aを装着せしめ、電磁力のベクトル
和F1,F2が同時に発生する場合には、第6図の如く
、ヘリカルコイル5のトーラス中心側とこれとは反対側
の両側にコイルサポート8B,8Cを各々装着せしめた
ものである。
In this embodiment, the open end of the coil support 7A or 7B having an arcuate cross section shown in the above-mentioned embodiment is expanded somewhat in accordance with the elongation of the helical coil 5, that is,
The coil supports 8A, 8B, and 8C have inner diameters near the ends of the coil supports 7A and 7B having an arcuate cross section and are larger than the outer diameter of the helical coil 5, and the vector sum of electromagnetic force F1
If occurs only on the torus center side (see Figure 3), then
If the coil support 8A is attached only to the side of the center of the torus of the helical coil 5 as shown in FIG. 5, and the vector sums F1 and F2 of electromagnetic force occur simultaneously, then Coil supports 8B and 8C are respectively mounted on the opposite sides.

第5図、及び第6図内の一点鎖線はヘリカルコイル5が
伸張した場合の位置を各々示す。
The dashed lines in FIGS. 5 and 6 each indicate the position when the helical coil 5 is expanded.

その他の構成は、前述した第1図、及び第2図の実施例
と同一にしてある。
The other configurations are the same as the embodiments shown in FIGS. 1 and 2 described above.

この実施例によると、前述実施と同様の作用効果を有す
るほか、ヘリカルコイル5の熱膨張等の伸びに合せてコ
イルサポー}8A,8B,8Cを形成したので、このコ
イルサポー}8A,8B,8Cの固着した場所と固着し
ない場所との境界に形成される内部応力の断層を平滑に
し、これによってヘリカルコイル5の耐久性を更に増大
させ得るという利点がある。
According to this embodiment, in addition to having the same effect as the above-described embodiment, the coil supports }8A, 8B, and 8C are formed in accordance with the expansion of the helical coil 5 due to thermal expansion, etc., so that the coil supports }8A, 8B, and 8C are There is an advantage that the internal stress fault formed at the boundary between a fixed place and a non-fixed place can be smoothed, thereby further increasing the durability of the helical coil 5.

以上説明した本発明のトーラス型核融合装置によれば、
真空容器の外周囲にヘリカル状に巻回されたヘリカルコ
イルが位置する少なくともトーラス中心側に該ヘリカル
コイルを覆うようにヘリカルコイルの巻回方向に沿って
断面円弧状のコイルサポートを設け、該コイルサポート
を真空容器の外周囲にヘリカル状の溝を形成するペレッ
トに固定したものであるから、ヘリカルコイルに作用す
る電磁力はコイルサポートで支持することができ、かつ
、熱膨張に対してはヘリカルコイルをコイルサポートで
覆ってない部分で伸びが吸収されるため、ヘルカルコイ
ルの耐久性を著しく増大させることができ、此種核融合
装置に採用する場合には非常に有効である。
According to the torus-type nuclear fusion device of the present invention explained above,
A coil support having an arc-shaped cross section is provided along the winding direction of the helical coil so as to cover the helical coil at least on the center side of the torus where the helical coil wound in a helical shape around the outer periphery of the vacuum container is located. Since the support is fixed to a pellet that forms a helical groove around the outer periphery of the vacuum vessel, the electromagnetic force acting on the helical coil can be supported by the coil support, and the helical Since the elongation is absorbed in the portion of the coil that is not covered by the coil support, the durability of the Hercal coil can be significantly increased, which is very effective when used in this type of nuclear fusion device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のトーラス型核融合装置の一実施例を示
す縦断面図、第2図は一部切欠きを有する第1図の■一
■線に沿った平面図、第3図、及び第4図は各々第1図
のコイルに発生する電磁力を示す分布図、第5図、及び
第6図は各々他の実施例の主要部の一部を示す縦断面図
である。 1・・・・・・真空容器、2・・・・・・プラズマ、5
・・・・・・ヘリカルコイル、6・・・・・・ペレット
、7A,7B,8A,8B,8C・・・・・・コイルサ
ポート。
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing an embodiment of the torus-type nuclear fusion device of the present invention, FIG. 2 is a plan view along line 1--2 of FIG. 1 with a partial cutout, and FIG. 4 are distribution diagrams showing the electromagnetic force generated in the coil of FIG. 1, and FIGS. 5 and 6 are longitudinal sectional views showing a part of the main parts of other embodiments. 1... Vacuum container, 2... Plasma, 5
...Helical coil, 6 ... Pellet, 7A, 7B, 8A, 8B, 8C ... Coil support.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 内部にプラズマが閉じ込められほぼドーナツ状に形
成される真空容器と、該真空容器の外周囲にヘリカル状
に配置され、相隣接する間でヘリカル状の溝を形成する
ペレットと、該ペレット間で形成されたヘリカル溝内に
ヘリカル状に巻回されるヘリカルコイルとを備えたトー
ラス型核融合装置において、ヘリカル状に巻回された前
記ヘリ力ルコイルが位置する少なくともトーラス中心側
に、該ヘリカルコイルを覆うようにヘリカルコイルの巻
回方向に沿って断面円弧状のコイルサポートを設け、該
コイルサポートを前記ペレットに固定したことを特徴と
するトーラス型核融合装置。 2 前記断面円弧状のコイルサポート端部近傍の内径を
、前記ヘリカルコイルの外径より大きくしたことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載のトーラス型核融合装
置。
[Scope of Claims] 1. A vacuum container having a substantially donut shape with plasma confined therein, and pellets arranged helically around the outer periphery of the vacuum container and forming helical grooves between adjacent pellets. and a helical coil wound helically in a helical groove formed between the pellets, at least the center of the torus where the helical coil wound helically is located. A torus-type nuclear fusion device, characterized in that a coil support having an arc-shaped cross section is provided along the winding direction of the helical coil so as to cover the helical coil, and the coil support is fixed to the pellet. 2. The torus-type nuclear fusion device according to claim 1, wherein the inner diameter near the end of the coil support having an arcuate cross section is larger than the outer diameter of the helical coil.
JP52071060A 1977-06-17 1977-06-17 Torus type fusion device Expired JPS5848878B2 (en)

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JPS547097A JPS547097A (en) 1979-01-19
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5149135A (en) * 1988-06-15 1992-09-22 Mazda Motor Corporation Front seat shoulder belt and seat back supporting structure
JPH0757592B2 (en) * 1988-10-26 1995-06-21 マツダ株式会社 Car seat belt equipment

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