JPS5868910A

JPS5868910A - 超電導装置

Info

Publication number: JPS5868910A
Application number: JP56167095A
Authority: JP
Inventors: Fumio Iida; 文雄飯田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-10-21
Filing date: 1981-10-21
Publication date: 1983-04-25

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】本発明は超電導装置に係り、特に核融合装置用コイル等
に採用するに好適な超電導装置に関する。

近年、増々増加するエネルギー需要に答える唯一のエネ
ルギー源とし−て期待されているのは、海水中に無尽蔵
に存在する重水素を燃料とする核融合エネルギーである
。

現在核融合炉として有望なトカマク型核融合炉は、環状
のプラズマを閉じ込める真空容器と、この真空容器に取
り囲み、かつ、トロイダル方向に所定間隔をもって複数
個配置されたトロイダルコイルと、真空容器中のプラズ
マの位置を制御したり、プラズマの予備加熱を行うだめ
の複数個のポロイダルコイル、およびプラズマを加熱す
る中性粒子入射装置等の補助加熱装着から成立っている
。

トカマク型核融合炉は、実験炉、実証炉及び実用炉と進
むに従って、上記トロイダルコイル、及びポロイダルコ
イルの高磁界、大電流、およげ大型化により超電導化は
必須であり、このことよシ機械的強度の高い大型超電導
コイルの製作が要求されている。

ところで、大電流、高磁界用大型超電導４体は開発され
つつあるが、導体自身で強大な電磁力に耐えるためには
大量の補強材を導体に付ける必要がある。このため巻線
上大きな問題となる。特に高磁界特性の良いＮｂ３Ｓｎ
超電導々超電月々る場合には、導体の曲げ歪を１％以下
に押える必要があるため、導体が大型化した場合、巻線
不可能となる。そのため、電磁力を支持するためのパン
ケーキディスクに絶縁材（機械的強度の高いセラミック
、ＦＲＰ等）を介して、耐歪特性の良いストランド型、
又はハンドル型の超電導線を埋込み、コイルの機械的強
度を上げることが考えられている。一般に、磁界の変化
により、コイルに誘導電流が生じ、発熱（以下ＡＣロス
と記載する。）するが、上記構造のコイルにおいては、
電磁力を支プを形成するためＡＣロスが増大し、特に、
磁界の急激な変化を行なう必要のあるポロイダルコイル
に関しては大きな問題となる。

本発明は上述６点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、電磁力を支持するためのパンケーキディス
クのＡＣロスによる発熱量を小さく押さえることのでき
る超電導装置を提供するにある。

本発明は超電導線を巻回固定するための導体埋込み溝を
有するパンケーキディスクの周方向途中に、コイルの誘
導電流における１ターンループを阻止する絶縁手段を設
けることにより、所期の目的を達成するように成したも
のである。

以下１、図面の実施例に基づいて本発明の詳細な説明す
る。

第１図、及び第２図に本発明の一実施例を示す。

読図において１は超電導コイルの単位構成要素となるパ
ンケーキディスクで、超電導線を埋込むためと同時に冷
媒流路を兼ねた溝２がコイル状に掘られ、導体埋込み溝
２の底には、パンケーキディスク１間に冷媒を通すだめ
のコイル軸方向冷却孔５が設けられており、また、導体
埋込み溝２間の冷媒の流レメ丸めにコイル径方向冷溝６
が設けられている。そして、本実施例ではＡＣロスを少
なくするために、パンケーキディスク１に径方向にスリ
ット３２！Ｉｌ−設け、磁界の変化に伴う誘導電流が１
ターンループを形成することを阻止する構造となってい
る。更に、本実Ｎ例では、パンケーキディスク１間にパ
ンケーキ間絶縁スペーサ７を設置し、ＡＣロスを減少さ
せている。

第３図は第１図におけるＢ部の拡大詳細を示し、読図の
如く、パンケーキディスク１には、１ターンループをカ
ットするためにスリット３が設けられているが、スリッ
ト３を設けただけでに構造的に電磁力に対し弱くなるこ
とも考えられ、その場合には補強する必要がある。第３
図、第４図はスリット３部の補強の一実施例を示す。読
図のようにパンケーキディスク１の裏面にキー溝を設け
、そこにキー８を打込む構造とすることにより、パンケ
ーキディスク１が周方向に拡がることが阻止される。パ
ンケーキディスク１とキー８とは、スロット３にスリッ
ト絶縁スペーサ９及び、キー８とパンケーキディスク８
間に絶縁スペーサ１０を介在することにより電気的に絶
縁される構造となっている。

第５図はパンケーキディスク１上の導体埋込み溝２に超
電導線１１を埋込み、パンケーキディスク１と超電導線
１１を導体絶縁スペーサ１２にて固定した実施例を示す
。導体絶縁スペーサ１２Ｆｉ超電導線１１に生じる強大
な電磁力をパンケーキディスク１に伝達する必要がある
ため、適当な間隔で設けられ、その材質として、機械的
強度の高いＦＲＰ、セラミック等が考えられる。

第６図は複数個のパンケーキディスク１を複数個積層し
たものを絶縁されたスタックポルト１３にて固定した実
施例である。本構造ではコイルの冷却方式としては、冷
却溝６に冷媒を満すことによシ、浸漬冷却方式とすると
、とが出来、また、冷媒を強制的に循環させることによ
り強制冷却方式が可能となる。

また、強制冷却方式では、従来のコイルにおいては導体
の巻回に沿って冷媒を流すため、コイルの寸法によって
は大きな圧力損失をしることとなり、圧力損失を減らす
ために複雑なコイルの構造となっている。本実施例によ
る超電導コイルでは冷媒をコイル軸方向冷却孔を通して
流すことにより、即ち、冷媒をコイルの軸方向に流すこ
とにより、冷媒の流路長を短かくし圧力損失を大巾に下
げることができる。また、超電導コイルの電磁力はパン
ケーキディスク１で受持つため、コイル容器１５の強度
はそれ程必要としない。従って、コイル容器１δの厚み
を薄くしたり又は、ポロイダルコイル等で考えられてい
るＦＲ，ＰＩのコイル容器１５にすることができ、容器
に発生するＡＣロスによる熱負荷を大巾に下げることが
できる。

このような本実施例の超電導装置とすることにより、超
電導線の機械的強度支持体としてのパンケーキディスク
にスリットを設けているため誘導電流の１ターンループ
形成が阻止されＡＣロスに一キディスク間に絶縁スペー
サを設けることにより０、パンケーキディスクに生ずる
ＡＣロスによる熱負荷を下げることも１可能となる。ま
た、パンケーキディスクにコイル軸方向１、及びコイル
径方向の冷却溝を設けているため、冷却性能が向上し、
コイル冷却方式としては浸漬冷却、及び強制冷却が可能
となることは勿論１強制冷却力式では、冷媒をコイル軸
方向に流すことにより流路長を短かくし、コイル内部の
圧力損失°を大巾に低減することが出来る。

以上説明した本発明の超電導装置によれば、超電導線を
巻回固定するための導体埋込み溝を有するパンケーキデ
ィスクの周方向途中に、コイルの誘導電流における１タ
ーンループを阻止する絶縁手段を設けたものであるから
、パンケーキディスクには誘導電流による１ターンルー
プが形成されず城熱することはなくなるので鉗種装置に
採用する場合には有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超電導装置におけるコイル単位構成要
素のパンケーキディスクを示す平面図、第２図は、第１
図の■−π断面斜視図、第３図は第１図のＢ部詳細図、
第４図はそのスリット部近傍の断面図、第５図はパンケ
ーキディスクに超電導線をセットしたところを示す断面
斜視図、第６図は本発明の一実施例による超電導コイル
の断面斜視図である。１・・・パンケーキディスク、２・・・導体埋込み溝、
３・・・スリット、５・・・コイル軸方向冷却溝、６・
・・コイル径方向冷却溝、°７゛・・・パンケーキ間絶
縁スペーサ、８・・・キー、９・・・スリット絶縁スペ
ーサ、１０・・・絶縁スペーサ、１１・・・超電導線、
１２・・・導体絶縁ス≠４図

Claims

【特許請求の範囲】１、超電導線と、該超電導線を巻回固定するだめの導体
埋込み溝を有するパンケーキディスクと、該パンケーキ
ディスクを軸方向に複数積層してなるコイルと、該コイ
ルを収納するコイル容器とを備えた超電導装置において
、前記パンケーキディスクの周方向途中に、コイルの誘
導電流における１ターンループを阻止する絶縁手段を設
けたことを特徴とする超電導装置。２、前記絶縁手段は、前記パンケーキディスクの径方向
に少くとも１個設けたスリットであ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。３、前記スリットに絶縁スペーサを介在させた仁とを特
徴とする特許請求の範囲第２項記載の超電導装置。４、　前記パンケーキディスクのコイル軸方向と径方向
に冷却溝を設けた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。５、軸方向に複数積層される前記パンケーキディスク間
に絶縁スペーサを介在した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。