JPS5933239B2 - 核融合装置のポロイダルコイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、プラズマ実験装置等の核融合装置のポロイ
ダルコイルに関するものである。

核融合を行なわせるためのプラズマ発生のために、強い
磁場でプラズマをとじ込めるものがある。

この磁場に一般に誤差磁場といわれる「みだれ」がある
と、プラズマとじ込め、プラズマ制御に悪影響があるた
め、誤差磁場を可能な限り小さくする必要がある。核融
合装置やプラズマ実験装置等において、従来より使用さ
れているポロイダルコイル構造としては、絶縁材によつ
て絶縁した複数のコイル導体を層状に重ねて構成した層
状コイルがあるが、このコイル構造に於てはコイル導体
が一巻された後、次の層へ渡つて行＜部分、すなわち渡
り部が必要であり、この渡り部から上述の誤差磁場が発
生する。

またコイルの各端に接続された入力線及び出力線が給電
線部となり誤差磁場の発生原因となつている。従来より
使用されているコイル構造の他の例としては、４本のコ
イル導体で構成されるものもあるが、この場合も層状コ
イルと同様に渡り部が必要で、これが誤差磁場発生の原
因となつている。また、入力線および出力線が給電線で
あつて、互いの距離が離れるほど誤差磁場が大きくなる
。コイル導体を一回巻としてコイル導体の入力端および
出力端を突合わせとすれば渡り部がなくなり、したがつ
て、その分だけ誤差磁場は少なくなるが、給電線部を構
成する入力線および出力線の導体中心間の距離が導体の
厚み以下にはならず、この導体中心間の距離が、誤差磁
場の発生原因となつている。磁場を外部に発生させない
給電線としては一般に同軸ケーブルが使用されているが
、大電流を流す給電線には適応が困難である。

また、コイルから給電線へ移行する部分の誤差磁場を小
さくする構造も相当に複雑なものになる。このような問
題を解決するために、第１図および第２図に示す如き特
願昭５２−６２８０５号（特開昭５３−１４８６９６号
）に記載された核融混装置のポロイダルコイルに於ては
、入力端１卦よび出力端２を有するコイル導体３と、入
力端１に接続された入力線４訃よび出力端２に接続され
た出力線５を有する給電線部６とを備えた核融合装置の
ポロイダルコイルに於て、コイル導体３の入力端１と出
力端２とが、同軸線上で対向して配置？れ、入力線４お
よび出力線５の一方が、久力端１あるいは出力端２から
上記軸線に対して略略垂直に互いに平行に延びる複数の
板状導体であり、かつ上記コイル導体の幅のほぼ半分の
幅を有し、互に重ねるように組合わされて対をなし、±
記コイル導体３の幅と略々等しい幅の給電線部６を構成
することを特徴としている。

このような構成のポロイダルコイルは、１本のコイル導
体については極めて優れた効果を発揮し、誤差磁場が非
常に小さい。

しかしながら、コイル導体１本について必要な給電線即
ち入力線卦よび出力線の数は常に合計３本となリ、複数
本のコイル導体を備えたポロイダルコイルの場合には給
電線の数が非常に多くなり、工学的卦よび経済的に不都
合である。例えば、装置内配線が複雑となり場所を取り
、また給電線内のジユール熱発生による損失が多く、コ
イル導体数が多い場合には給電を減少する必要さえ生ず
る。従つて本発明の目的は、誤差磁場が小さく、しかも
給電線本数の少ない核融合装置のボロイダルコイルを提
供することである。

次に添附図面の第３図乃至第７図に示す本発明の実施例
に沿つて本発明を説明する。

第３図に於て、本発明の核融合装置のポロイダルコイル
は、２本のコイル導体７および８を備え、コイル導体７
および８は夫々給電線部１０を備えている。

各給電線部１０は、コイル導体７卦よび８の、同軸線上
に対向して配置された入力端１１と出力端１２とから夫
々軸線に対して略々垂直に互いに平行に延びる給電線即
ち入力線１３と出力線１４とを備えている。入力線１３
および出力線１４は共に板状導体であつて、互いに補足
的に組合わされて対を成し、コイル導体７あるいは８の
幅と略々等しい幅の給電線部１０を形成するものである
。入力線１３には第３図で紙面の表から裏の方向の電流
が流れ、出力線１４には紙面の裏から表の方向の電流が
流れる。図から明らかな如く、コイル導体７の給電線部
１０の入力線１３および出力線１４と、コイル導体７に
隣接するコイル導体８の給電線部１０の入力線１３｝よ
び出力線１４との関係は、隣接するコイル導体７ち・よ
び８間で同種の給電線が隣接するように配置虹れている
０即ち、第３図の例では、２本の出力線１４が互いに隣
接し、この２本の出力線１４を両側から挟むように２本
の人力線１３が配置されている。勿論、入力線１３が互
いに隣接するように配置しても良い。このような構成に
よれば、給電線部１０を２つまとめて全体として見れば
、入力線の合成された導体中心と出力線の合成された導
体中心とが同一軸に位置することになり、同軸ケーブル
に近い構成となつて、導体中心間のずれに因る誤差磁場
が極めて小さくなる。

また給電線の数は、ロール導体１本につき２本であるの
で先に説明した先行技術のポロイダルコイルの給電線の
数の問題が軽減されている。給電線の数を更に少なくす
る場合には、第４図に示す如き構成を用いることができ
る。

即ち第３図に示す如き構成のポロイダルコイルの入力線
１３の一方（図示の場合はコイル導体８の入力線１３）
に外部接続導体１５を接続し、この入力線１３の接続さ
れたコイル導体８の出力線１４をコイル導体から充分離
れた位置でコイル導体７の入力端１３に接続導体１６に
より接続する。コイル導体７の出力線１４にも外部接続
導体１７を接続する。この場合、外部接続導体１５およ
び１７が給電線となり、２本のコイル導体７｝よび８に
対して２本の給電線により給電できる。第３図および第
４図に関する上の説明は、コイル導体の数が２本以上の
偶数の場合に当嵌る。

例えば、第５図に示す４本のコイル導体１８乃至２１を
用いる場合には、第３図に示すコイル導体の対が２対あ
ると考えることができ、この場合も合成導体中心が一致
し、誤差磁場が極めて小さいことは明かである。また第
６図に示す如く、第４図と同様の外部接続導体１５あ一
よび１７ならびに３本の接続導体２２乃至２４を設ける
ことにより、２本の給電線により４本のコイル導体．１
８乃至２１に給電が可能であり、しかも誤差磁場は極め
て小虹い。第７図には３本のコイル導体２５乃至２７に
本発明を適用した例を示す。

この場合も、各コイル導体２５乃至２７間については同
種の給電線が隣接するように配置されている０しかしな
がら、コイル導体の数が奇数であるため、コイル導体２
５卦よび２６が第３図のものに対応すると考えると、コ
イル導体２７が余分となつて合成導体中心は完全には一
致しない。それでも、第７図で土から４本の給電線ある
いは下から４本の給電線については第３図のものと同様
に誤差磁場の減少効果があるため、誤差磁場の大きさは
主として一対の給電線に起因する大きさとなる。これは
コイル導体が１本である場合の誤差磁場に相当し、全体
から見れば従来のコイル導体を３本用いた場合の約Ｚの
大きさにできることになる。更に、第７図に於て、必要
ならば上述の「余分の」コイル導体について、先に説明
した第１図｝よび第２図に示す給電線部を適用すること
もできる。

この場合、上述のコイル導体一本分の誤差磁場が残ると
いう問題は解消する。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術のポロイダルコイルの給電線部を示す
概略平面図、第２図は第１図の給電線部の斜視図、第３
図は本発明の核融合装置のポロイダルコイルの給電線部
を示す概略平面図、第４図は第３図の給電線部の変形例
を示す概略図、第５図は４本のコイル導体を備えた本発
明の核融合装置のポロイダルコイルの給電線部を示す概
略平面図、第６図は第５図の給電線部の変形例を示す概
略図、第７図は３本のコイル導体を備えた本発明の核融
合装置のポロイダルコイルの給電線部を示す概略平面図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各々入力端および出力端を有し、互いに並置された
   複数のコイル導体と、各々の上記コイル導体の上記入力
   端に接続された入力線および上記出力端に接続された出
   力線を有し、互いに並置された複数の給電線部とを備え
   、各々の上記コイル導体の入力端と出力端とが、同軸線
   上で対向して配置され、上記入力線および上記出力線が
   、それぞれ上記入力端および上記出力端から上記軸線に
   対して略々垂直に互いに平行に延びる板状導体でありか
   つ上記コイル導体の幅のほぼ半分の幅を有し、互に重ね
   るように組合わされて対を成し、上記コイル導体の幅と
   略々等しい幅の給電線部を構成し、上記入力線および上
   記出力線が、互いに隣接する上記コイル導体間に関して
   、上記入力線と入力線とがあるいは上記出力線と出力線
   とが互いに隣接するように配置された核融合装置のポロ
   イダルコイル。 ２ いずれか一つの上記コイル導体の入力線および他の
   いずれか一つの上記コイル導体の出力線が外部接続導体
   であり、残りの全ての入力線および出力線は、上記コイ
   ル導体を直列接続するように互いに接続されている特許
   請求の範囲第１項記載の核融合装置のポロイダルコイル
   。