JPS601596B2 - プラズマ真空容器内コイル保護管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はプラズマ発生装置、特にプラズマ実験装置の
真空容器内に配設されるコイル保護管に関するものであ
る。

核融合研究のためのプラズマ実験装置においては、超高
真空を保持する真空容器内にプラズマを閉じ込めて形成
する。

このプラズマ形成のために用いられるダイバータコイル
等の真空容器内に設置されるコイルは、保護管内に配設
されるのが通常である。このコイル保護管にはプラズマ
からの熱入力があり、この入熱量は実験条件により異な
り、その値を正確に見積ることは困難である。この熱入
力により、コイル保護管は入熱量の変動に応じて温度が
変動する。従来考えられているプラズマ実験装置におい
ては、コイル保護管の温度を強制制御する構造となって
おらず、プラズマの保有エネルギー量の大きい実験装置
の場合、次のような問題点が生じる。｛１’コイル保護
管は温度変化に対応して繰返し熱伸縮する。

このため、コイル保護管及びコイル保護管支持部等に繰
返し熱荷重が作用して材料疲労の原因となる。また、コ
イル保護管支持部にスライド機構を探った場合には、ス
ライド部分の摩耗等の原因となる。‘２）通常、コイル
保護管内のコイルは水冷されるが、コイル保護管の温度
の変動に応じて、コイル自身の温度も変動し、コイル自
身について繰返し熱荷重に起因する材料の疲労、スライ
ド部分の摩耗等‘１）に述べたと同様の問題が発生する
のみならず、熱膨張によるコイルの半径の変動に伴い磁
場分布の変動が発生する。この発明は上記の如き事情に
鑑みてなされたものであって、温度の強制制御が可能で
、材料の疲労や摩耗、コイルの変形等を容易に回避し得
るコイル保護管を提供することを目的とするものである
。

この目的に対応して、この発明のプラズマ真空容器内コ
イル保護管は、コイル保護管を加熱し若し〈は冷却して
保護管を所定の温度に制御する温度制御装置を備えて成
ることを特徴としている。

以下この発明の詳細を、一実施例を示す図面について説
明する。第１図において、１はプラズマ実験装置におけ
る真空容器であって、内部に例えば１０‐９ｔｏｎ以上
の超高真空状態を保持する。

真空容器１内にはコイル保護管２が泣層し、ダイバータ
コィル（図示せず）等を保護している。３は温度制御装
置である。

温度制御装置３は、パイプコイル４と温度制御器５とを
有し、パイプコイル４の両端は配管６，７を介して温度
制御器５に接続している。パイプコイル４はコイル保護
管２に埋設され、若しくは壁８‘こ接触して設けられ、
コイル保護管２との間に伝熱関係を保つている。パイプ
コイル４はコイル保護管２の全長にわたって配設するこ
とが望ましいが、コイル保護管２の長さ方向に実用上均
一と見なせる温度分布が得られる場合には、局所的に配
設することも可能である。パイプコイル４内には流体が
導通され、温度制御器５との間を循環する。流体として
は油その他の熱容量の大きなものが望ましく、また、そ
の沸点がべーキング温度（真空に接する機器から不純物
を遊離させるための加熱温度）よりも高いものであるこ
とが望ましい。このように構成されたコイル保護管にお
いては、温度制御器５によって一定温度に温度制御され
た流体をパイプコイル４に導通させ、かつ、この流体と
コイル保護管２との間で熱交換をさせることにより、コ
イル保護管２を常に一定の温度範囲に強制的に保つこと
ができ、または所望の温度分布に保つことができる。

したがって、プラズマ３からコイル保護管への入熱量が
変動しても、コイル保護管、及びコイル保護管内のコイ
ル、並びにそれらの支持部に繰返し熱伸縮や、繰返し熱
荷重が作用することが少なくなり、材料の疲労や摩耗等
を回避することができ、また、コイルの半径の３変動に
伴う磁場分布の変動も防ぐことができる。コイル保護管
の温度を強制制御する温度制御装置が第１図に示すもの
に限られないのは勿論であって、例えば第２図に示すよ
うに、温度制御装置３′にヒータ９、ヒータ電力制御器
１１及び温度４検出器１２を備えさせ、ヒータ９をコイ
ル保護管２と伝熱関係に設置し、コイル保護管２の温度
を温度検出器１２によって検出し、温度検出器１２から
の信号に基づいてヒータ電力制御器１１が制御した電力
をヒーター９に供給し、これによってコイル保護管２の
温度を一定に保つようにしてもよい。さらにまた、第３
図に示すように、ヒータと冷却パイプを併用した温度制
御装置を用いることもできる。すなわち、第３図に示す
実施例では、温度制御装置３″として、ヒータ９、ヒー
タ電力制御器１１、温度検出器１２、冷却パイプ１３、
及び流量（温度）制御器１４を備える。第２図に示す実
施例の場合と同様に、ヒータ９をコイル保護管２と伝熱
関係に設置し、コイル保護管２の温度を温度検出器１２
によって検出し、温度検出器１２からの信号に基づいて
ヒータ電力制御器１１が制御した電力をヒータ９に供給
する。一方、冷却パイプ１３もコイル保護管２と伝熱関
係に設置し、温度検出器１２からの信号に基づいて流量
（温度）制御器１４によって流量若しくは温度が制御さ
れた冷却液が冷却パイプ１３に供給される。このヒータ
９及び冷却パイプ１３とコイル保護管２との間の熱交換
が単独で、若しくは協働してコイル保護管２の温度を一
定に保つ。このように、この発明によれば、温度の強制
制御が可能で、材料の疲労や摩耗、コイルの熱変形等を
容易に回避することができ、したがって、プラズマから
の入熱量が増大する大型装置に特に有効なプラズマ真空
容器内コイル保護管を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るコイル保護管を示す
説明図、第２図はこの発明の他の実施例に係るコイル保
護管を示す説明図、及び第３図はこの発明のさらに他の
実施例に係るコイル保護管を示す説明図である。 １・・…・真空容器、２・…・・コイル保護管、３，３
′，３″……温度制御装置、４・…・・パイプコイル、
５・・・・・・温度制御器、９・・・・・・ヒータ、１
１・・・・・・ヒータ電力制御器、１２・・…・温度検
出器、１３・・・・・・冷却パイプ、１４・・・・・・
流量（温度）制御器。 第１図第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コイル保護管を加熱し若しくは冷却して前記コイル
   保護管を所定の温度に制御する温度制御装置を備えて成
   ることを特徴とするプラズマ真空容器内コイル保護管。 ２ 前記温度制御装置は少なくとも前記保護管と伝熱関
   係にあるパイプを備え、前記パイプに温度若しくは流量
   を制御した流体を流通させるように構成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマ真空容器内
   コイル保護管。３ 前記温度制御装置は前記保護管と伝
   熱関係にある電熱ヒータを備え、前記電熱ヒータに導通
   する電力量を制御するように構成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項記載のプラズマ真空
   容器内コイル保護管。