JPS597287A - 核融合装置 - Google Patents

核融合装置

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JPS597287A
JPS597287A JP57116233A JP11623382A JPS597287A JP S597287 A JPS597287 A JP S597287A JP 57116233 A JP57116233 A JP 57116233A JP 11623382 A JP11623382 A JP 11623382A JP S597287 A JPS597287 A JP S597287A
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JP
Japan
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coil
toroidal
magnetic field
coils
fusion device
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JP57116233A
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JPS6333111B2 (ja
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恭臣 八木
高橋 堅
宏 橋本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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

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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

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】 本発明はトーラス型、ミラー型等の核融合装置に係シ、
特にそのトロイダルコイルに関する。
核融合装置では真空容器内にプラズマを閉じ込めるため
に磁界を用いている。例えばトーラス型の核融合装置で
はトロイダルコイルによって円環状の真空容器の長手方
向に平行する磁界を与え、プラスiの閉じ込めを安定化
している。しかし、この際真空容器の長手方向に平行で
彦い磁界が発生すると、トロイダル磁界を乱し、プラズ
マの閉じ込め特性を低下させることになる。このことは
、トーラス型の中でも、バンピートーラス型などのよう
に磁力線にねじシを持たない、すなわち円環状の真空容
器中のある点から出発した磁力線がトーラス方向を周回
して再び元の位置に戻ってくるような磁界配置をもつ核
融合装置において特に顕著であり、真空容器の長手方向
と平行でない不整磁界によシ、磁力線上に沿って移動す
る荷電粒子はトーラス方向の周回後、元の位置に戻るこ
とができず、ドリフトしてプラズマの閉じ込め特性を劣
化させる。このため、トロイダルコイルによって発生す
る不整磁界を極力小さくすることは極めて重要である。
従来のトーラス型核融合装置における各トロイダルコイ
ルの配置および接続状態を第1図に示す。
プラズマを閉じ込める円環状の真空容器(図示せず)の
周りをとシまくように同一方向に巻回された複数個のト
ロイダルコイル1が、前記真空容器の長手方向、つまり
トーラス方向Tに沿って互に等間隔で配置され、かつ内
周ツイータ線2および外周フィーダ線3によって各トロ
イダルコイル1の磁極性が同一方向となるように順次直
列に接続されている。
そして電流の流れとしては、失印で示すように、内周フ
ィーダ線2およびトロイダルコイル1内部を時計方向に
交互に流通した後、折り返し、外周フィーダ線3’t−
反時計方向に流通して元の位置に戻ってくる。この際、
時計方向に流れる電流ループと反時計方向に流れる電流
ループによって真空容器の長手方向、つまりトーラス方
向Tと平行でない不整磁界が発生する。このうち、内周
フィーダ線2と外周フィーダ線3を流れる電流によって
発生する各不整磁界は、これらのフィーダ線2゜3間の
隙間が充分に小さくなるように配置することにより、互
に相殺して、これらの不整磁界による悪影響を実質的に
除くことができる。しかし、各トロイダルコイル1の内
部渡り、つ−!υ段落し部を流れる電流I0 によって
発生する不整磁界については、その電流ループを小さく
することが困難であり、かつプラズマに接近した位置に
存在しているため、影響が大きいO そこで第2図および第3図に示すように、右ねじ方向に
巻回された、例えば4個のダブルノくンケーキコイル4
al〜4a4の積層体からなるトロイダルコイル1aと
、左ねじ方向に巻回された、例えば4個のダブルパンケ
ーキコイル4b1〜4b、の積層体からなるトロイダル
コイル1bを交互に配置し、右ねじ方向に巻回された各
トロイダルコイル1aは内周フィーダ線2によシ、また
左ねじ方向に巻回された各トロイダルコイル1bは外周
フィーダ線3によシそれぞれ直列に接続する方式が提案
されている(特公昭49−46038号)。
この方式によれば、各トロイダルコイルla。
1bの磁極性の方向を同一として同一方向のトロイダル
磁界を発生させるために、第2図に示すように、右ねじ
方向に巻回されたトロイダルコイルlaと左ねじ方向に
巻回されたトロイダルコイル1bに通電する電流の向き
を互に逆方向とするので、第3図(a、lに示すように
、同一トロイダルコイル、例えばla内における各ダブ
ルパンケーキコイル、例えば4a1〜4a4の段落し部
に流れる電流成分I。a1〜工。a4の方向は同一とな
って、巻回方向の異なるトロイダルコイル1aと1bの
段落し部に流れる電流■。a (= I(1a、 + 
I。a2+I。a3+I(、a4)とI。b(=工。b
□十1゜b2→−Ioba+工。b< )の方向は互に
逆になる。すなわち、トーラス方向Tに互に間隔をあけ
て配置された各トロイダルコイルla、lbの段、落し
部に流れる電流の方向はI。aとX。bのように交互に
逆になる。したがって、第3図(b)に示すように、ト
ロイダルコイル直下の不整磁界δBの大きさを第1図の
従来例に比べて特に小さくすることはできないが、トー
ラス方向Tに配列された各トロイダルコイル毎に交互に
不整磁界δBの方向が反転するため、トーラス方向全周
について各トロイダルコイルの不整磁界成分δBf、周
回平均すれば、平均的な不整磁界〈δB>−、fδB 
d l / *、 d l (lは真空容器のトーラス
方向Tの周長)を零に近づけることができる。このよう
にトーラス方向Tの周回平均不整磁界〈δB〉が殆んど
零になるということは、荷電粒子が磁力線に沿ってトー
ラス方向Tを移動する際、個々の場所においては不整磁
界の影響金堂けて磁力線よυ軌道が外れるが、必ず逆向
きの変位を受け、トーラス方向Tに一周すると相殺され
て再び元の位置に戻ることを意味するので、プラズマの
閉じ込め特性の向上につながる。しかし、この方式はあ
くまでも平均的な不整磁界〈δB〉=fδBdl/、+
dl を零に近づけるものであって、個々の場所におけ
る不整磁界の絶対値を下げることには余シ寄与しない。
本発明はこの点に鑑みてなされたもので、その目的は、
装置全体としての平均的な不整磁界を零に近づけるだけ
でなく、各場所における不整磁界の絶対値をも極力小さ
くして、プラズマ閉じ込め特性をさらに向上することの
できる核融合装置を提供することにある。
この目的を達成するため、本発明は、トロイダルコイル
における複数のコイル要素、例えばダブルパンケーキコ
イルの巻回方向をその積層方向において交互に逆にして
、各トロイダルコイル内においてそれぞれコイル段落し
部による不整磁界を零に近づけるようにしたことを特徴
とする。
以下、本発明の一実施例を第4図について説明する。な
お第4図中、第1同庁いし第3図と同一符号は同−物寸
たは相当物を示す。
この実施例では、第4図(a)に示すように、l・−ラ
ス方向Tに配列さh fll各日ロイダルコイル5、右
ねじ方向に巻回されたダブルパンケーキコイル4a1、
左ねじ方向に巻回されたダブルパンケーキコイル4b□
、右ねじ方向に巻回されたダブルパンケーキコイル4a
2、および左ねじ方向に巻回されたダブルパンケーキコ
イル4b2をトーラス方向Tに順次積層することによっ
て構成されており、がつ各ダブルパンケーキコイル4a
1.4b、、 4a2゜4b2は、その磁極性の方向を
同一とする念めに、右ねじ方向に巻回されたダブルパン
ケーキコイル4a工、4a2と左ねじ方向に巻回された
ダブルノくンケーキコイル4b□、4b2に通電する電
流の方向が互に逆になるように接続されている。
したがって、同一トロイダルコイル5内において巻回方
向の異なるダブルパンケーキコイル4a1゜4a2と4
 bl + 4 bzの段落し部に流れる電流成分工O
al + l0a2 とl6b1 + l0t)2の方
向は互に逆になり、これらの電流成分による各不整磁界
δBは、第4図(b)に示すように、その方向が各ダブ
ルパンケーキコイル毎に交互に反転されて同一トロイダ
ルコイル5内で互に相殺されるとともに、その絶対値も
第3図の方式に比べて著しく小さく力る。
例えば、大半径1400mm、コイル平均半径130m
m、コイル断面98mm X 85mm、  )ロイダ
ルコイル数24のトロイダル型核融合装置において、そ
のトロイダルコイルを4個のダブルノ(ンケーキコイル
よシ製作した場合、コイル段落し部に流れる電流によっ
て生じる不整磁界δBの最大値δBmaxは通電電流が
700OAのとき(このときのトロイダル方向Tの平均
磁界は1.6テスラ)、第3図の従来例では、δBma
x = 15.0ガウスであったのに対して、第4図の
実施例では、δBmax=1.2ガウスと1/10以下
に低減−することかできた○ なお前14i12¥施例では、トロイダルコイルを4個
のダブルパンケーキコイルより構成し、1個のダブルパ
ンケーキコイル’(C1つのコイル要素としているが、
ダブルパンケーキの数は4個に限らず、偶数個ならばよ
く、その個数を多くすればする程、コイル段落し部によ
る不整磁界の絶対値を小さくすることができ、笠た同一
方向に巻回場ねた例えば2個のダブルパンケーキコ・イ
ル千1つのコイル要素としてもよい。
さらに前記実施例では、コイル要素としてのダブルパン
ケーキコイルをコイルの巻軸方向、つまりトーラス方向
に積層しているが、コイルの半径方向に積層してもよい
。すなわち、半径方向の最内層に右ねじ方向に巻回され
たコイル要素を配置し、その外周側に左ねじ方向に巻回
されたコイル要素を配置し、さらにその外周側に右ねじ
方向に巻回されたコイル要素を配置する、というように
巻回方向の異なるコイル要素をコイルの半径方向に交互
に積層しても、前記実施例と同様の作用効果が得らiす
る。
その他、前記実施例では本発明をトーラス型核融合装置
に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、真空容器が直線状をなすミラー州庁どの核融合装置
にも広く適用することが可能である。
以上説明したように、本発明によれば、トロイダルコイ
ルにおける複数のコイル要素の巻回方向をその積層方向
において交互に逆にして、各トロイダルコイル内におい
てそれぞれコイル段落し部による不整磁界を零に近づけ
るようにしたので、装置全体としての平均的な不整磁界
を零に近づけることができるばかりでなく、各場所にお
ける不整磁界の絶対値をも著しく低減することができ、
その結果プラズマ閉じ込め特性をさらに向上することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来のトーラス型核融合装置にお
ける各トロイダルコイルの配置および接続状態の各側を
示す概略構成図、第3図(a) 、 (b)は第2図に
示した核融合装置におけるトロイダルコイルの内部構成
七七の接続状Bを示す概略構成図、および同トロイダル
コイルの段落し部による不整磁界分布を示す特性図、第
4図(a) 、 (b)は本発明の一実施例に係るトー
ラス型核融合装置におけるトロイダルコイルの内部構成
とその接続状態を示す概略構成図、および同トロイダル
コイルの段落し部による不整磁界分布を示す特性図であ
る。 4al+ 4b1.4a2.4b2・−・−・ダブルパ
ンケーキコイル(コイル!素)、5・・・・・・トロイ
ダルコイル。 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、プラズマを収納する真空容器と、この真空容器の周
    シをと#)1〈ように巻回されかつ真空容器の長手方向
    に互に間隔をあけて配置された復数個のトロイダルコイ
    ルとを備え、これらの各トロイダルコイルは複数のコイ
    ル要素を互に積層することによって構成さノ1、かつそ
    の磁極性が同一方向に設定さi″したものにおいて、前
    記トロイダルコイルにおける複数のコイル要素の巻回方
    向をその積層方向において交互に逆にしたことを特徴と
    する核融合装置。 2、fi−許請求の範囲第1項において、前記コイル要
    素はダブルパンケーキコイルからなることを特徴とする
    核融合装置。
JP57116233A 1982-07-06 1982-07-06 核融合装置 Granted JPS597287A (ja)

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JP57116233A JPS597287A (ja) 1982-07-06 1982-07-06 核融合装置

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JPS6333111B2 JPS6333111B2 (ja) 1988-07-04

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63102612A (ja) * 1986-10-17 1988-05-07 株式会社クボタ 茎稈結束装置
US4762660A (en) * 1986-05-29 1988-08-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Coil arrangement for nuclear fusion apparatus

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4946038A (ja) * 1972-08-11 1974-05-02
JPS5517457A (en) * 1978-07-26 1980-02-06 Hitachi Ltd Nuclear fusion device

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JPH0542886B2 (ja) * 1986-10-17 1993-06-30 Kubota Kk

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JPS6333111B2 (ja) 1988-07-04

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