JPS6115565B2 - - Google Patents
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- JPS6115565B2 JPS6115565B2 JP54014206A JP1420679A JPS6115565B2 JP S6115565 B2 JPS6115565 B2 JP S6115565B2 JP 54014206 A JP54014206 A JP 54014206A JP 1420679 A JP1420679 A JP 1420679A JP S6115565 B2 JPS6115565 B2 JP S6115565B2
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- superconducting
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- coils
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- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/02—Quenching; Protection arrangements during quenching
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
-
- Y—GENERAL 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
- Y10S505/85—Protective circuit
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超電導コイルに保護コイルを併設した
強磁場発生装置に関する。
強磁場発生装置に関する。
近年、核融合装置あるいは加速器等、強磁場を
必要とする装置において、超電導コイルが採用さ
れつつある。この強磁場発生装置を核融合装置を
例にとり、第１図および第２図を参照して説明す
る。第１図において１はプラズマを閉じ込める真
空容器、２〜９は真空容器１の円周方向の強磁場
を発生させるための超電導コイル、１０は励磁用
電源回路であつて、この第１図では代表的に超電
導コイル２にだけ記載したが、３〜９にもそれぞ
れ接続されている。その励磁用電源回路１０の等
価回路を第２図に示す。１１はサイリスタ変換器
であつて、図示しない電源とサイリスタを組合せ
て、励磁用直流電源とする。１２は直流しや断
器、１３は放電用抵抗である。超電導コイル２〜
９は第３図に概念図を示す超電導コイル用導体１
５を巻いてコイルを形成する。第３図において１
６は超電導線、１７は超電導線１６が常電導に転
位した場合に、超電導線１６を流れていた電流を
通電するための外部導体であつて、この超電導コ
イル２〜９は図示しない冷却媒体中に入れて、冷
却している。
必要とする装置において、超電導コイルが採用さ
れつつある。この強磁場発生装置を核融合装置を
例にとり、第１図および第２図を参照して説明す
る。第１図において１はプラズマを閉じ込める真
空容器、２〜９は真空容器１の円周方向の強磁場
を発生させるための超電導コイル、１０は励磁用
電源回路であつて、この第１図では代表的に超電
導コイル２にだけ記載したが、３〜９にもそれぞ
れ接続されている。その励磁用電源回路１０の等
価回路を第２図に示す。１１はサイリスタ変換器
であつて、図示しない電源とサイリスタを組合せ
て、励磁用直流電源とする。１２は直流しや断
器、１３は放電用抵抗である。超電導コイル２〜
９は第３図に概念図を示す超電導コイル用導体１
５を巻いてコイルを形成する。第３図において１
６は超電導線、１７は超電導線１６が常電導に転
位した場合に、超電導線１６を流れていた電流を
通電するための外部導体であつて、この超電導コ
イル２〜９は図示しない冷却媒体中に入れて、冷
却している。
超電導線１６には流し得る最大電流即ち臨界電
流が存在し、この臨界電流は超電導線１６の温度
及び外部磁場の関数となる。従つて温度変化、磁
場変化等の影響で超電導線１６の一部が常電導に
転位した場合、超電導線１６を流れていた電流は
外部導体１７にしみ出す。これを総称して以下ク
エンチと呼ぶ。超電導コイル２〜９にクエンチが
発生した場合、保護を行なわないと、第３図外部
導体１７のジユール発熱により、冷却媒体の熱膨
張、蒸発等により、超電導コイル２〜９は破壊
等、重大な事故に至る。
流が存在し、この臨界電流は超電導線１６の温度
及び外部磁場の関数となる。従つて温度変化、磁
場変化等の影響で超電導線１６の一部が常電導に
転位した場合、超電導線１６を流れていた電流は
外部導体１７にしみ出す。これを総称して以下ク
エンチと呼ぶ。超電導コイル２〜９にクエンチが
発生した場合、保護を行なわないと、第３図外部
導体１７のジユール発熱により、冷却媒体の熱膨
張、蒸発等により、超電導コイル２〜９は破壊
等、重大な事故に至る。
従来このような超電導コイル２〜９の保護方式
としては第２図に示す様な放電抵抗１３を用いた
システムが採用されていた。この従来システムで
は、超電導コイル２〜９の何れか、例えば２にク
エンチが発生した場合、直流しや断器１２を開放
して、放電抵抗１３により、超電導コイル２の電
流を減衰させて、クエンチを解除していた。この
従来の保護方式は超電導コイルが１個だけで強磁
場発生装置を構成している場合は、極めて簡単で
経済的な保護方式であるが、第１図に示す如く、
多数の超電導コイルから成る装置に於ては、以下
の如き種々の欠点を有する。
としては第２図に示す様な放電抵抗１３を用いた
システムが採用されていた。この従来システムで
は、超電導コイル２〜９の何れか、例えば２にク
エンチが発生した場合、直流しや断器１２を開放
して、放電抵抗１３により、超電導コイル２の電
流を減衰させて、クエンチを解除していた。この
従来の保護方式は超電導コイルが１個だけで強磁
場発生装置を構成している場合は、極めて簡単で
経済的な保護方式であるが、第１図に示す如く、
多数の超電導コイルから成る装置に於ては、以下
の如き種々の欠点を有する。
(1) 第１図に於て例えば超電導コイル２にクエン
チが発生し、第２図に示す保護方式で超電導コ
イル２の電流を急速に減少させて、クエンチを
解除した場合、他の超電導コイル３〜９の電流
は「磁束不変」の法則、換言すれば超電導コイ
ル間の相互誘導により急速に増加し、場合によ
つては超電導コイル３〜９も臨界電流を越え、
クエンチが次々と伝播し、全装置故障に至る。
チが発生し、第２図に示す保護方式で超電導コ
イル２の電流を急速に減少させて、クエンチを
解除した場合、他の超電導コイル３〜９の電流
は「磁束不変」の法則、換言すれば超電導コイ
ル間の相互誘導により急速に増加し、場合によ
つては超電導コイル３〜９も臨界電流を越え、
クエンチが次々と伝播し、全装置故障に至る。
(2) 第１図に示す如く、多数の超電導コイルを有
する装置において、１個の超電導コイルにクエ
ンチが発生し、そのコイルの電流を減少させた
場合、磁場の不平衡を生じ、この磁場不平衡に
より超電導コイルは転倒力を受け、各超電導コ
イルの機械的支持力を極めて大きくしないと、
装置の重大破壊に至る。
する装置において、１個の超電導コイルにクエ
ンチが発生し、そのコイルの電流を減少させた
場合、磁場の不平衡を生じ、この磁場不平衡に
より超電導コイルは転倒力を受け、各超電導コ
イルの機械的支持力を極めて大きくしないと、
装置の重大破壊に至る。
(3) １個の超電導コイルにクエンチが発生し、そ
れをコイル電流の減少で解除、保護する場合、
磁場の不平衡を生じ、プラズマ閉じ込めの観点
からは極めて不都合である。
れをコイル電流の減少で解除、保護する場合、
磁場の不平衡を生じ、プラズマ閉じ込めの観点
からは極めて不都合である。
本発明は超電導コイルに保護コイルを併設し、
クエンチ発生時の安全を保ち、プラズマへの影響
も少なくした強磁場発生装置を提供することを目
的とする。
クエンチ発生時の安全を保ち、プラズマへの影響
も少なくした強磁場発生装置を提供することを目
的とする。
以下、本発明の一実施例について、第４図およ
び第５図を参照して説明する。第４図において、
１はトーラス状真空容器で、超電導コイル２〜５
と保護コイル２１〜２４を交互に巻装してある。
そして各コイル２〜５、２１〜２４の間に磁場検
出器２５を配設する。この磁場検出器２５は必ず
しも各コイル間になくして、数を減らしてもよ
く、その数はｎ個とする。各コイル２〜５、２１
〜２４にはそれぞれサイリスタ変換器２６，２７
を接続する。第４図では超電導コイル２と保護コ
イル２１に対するサイリスタ変換器２６，２７の
みを記載し、他は図示することを省略した。磁場
検出器２５の出力は第５図に詳細を示す演算回路
２８に接続し、演算回路２８の出力を、各サイリ
スタ変換器２６，２７のゲートに接続する。従つ
て各コイル２〜５，２１〜２４は独立に制御可能
である。
び第５図を参照して説明する。第４図において、
１はトーラス状真空容器で、超電導コイル２〜５
と保護コイル２１〜２４を交互に巻装してある。
そして各コイル２〜５、２１〜２４の間に磁場検
出器２５を配設する。この磁場検出器２５は必ず
しも各コイル間になくして、数を減らしてもよ
く、その数はｎ個とする。各コイル２〜５、２１
〜２４にはそれぞれサイリスタ変換器２６，２７
を接続する。第４図では超電導コイル２と保護コ
イル２１に対するサイリスタ変換器２６，２７の
みを記載し、他は図示することを省略した。磁場
検出器２５の出力は第５図に詳細を示す演算回路
２８に接続し、演算回路２８の出力を、各サイリ
スタ変換器２６，２７のゲートに接続する。従つ
て各コイル２〜５，２１〜２４は独立に制御可能
である。
この装置は超電導コイル２〜５間に、同軸に保
護コイル２１〜２４を配設したので、ある超電導
コイル例えば２にクエンチが発生した場合、その
超電導コイル２の電流を急速に減少させて、クエ
ンチを解除するのと同期して、保護コイル２１〜
２４に同等の電流を励起し、健全な超電導コイル
３〜５にとつては、何ら変化が生じない様にする
ものであり、前述のクエンチの伝播、磁場の不平
衡を発生させずに、クエンチ発生コイルのみを装
置から除去、あるいはクエンチ解除後、超電導コ
イルの電流を再励起、保護用コイルの電流を減衰
させて、再復起させるものである。
護コイル２１〜２４を配設したので、ある超電導
コイル例えば２にクエンチが発生した場合、その
超電導コイル２の電流を急速に減少させて、クエ
ンチを解除するのと同期して、保護コイル２１〜
２４に同等の電流を励起し、健全な超電導コイル
３〜５にとつては、何ら変化が生じない様にする
ものであり、前述のクエンチの伝播、磁場の不平
衡を発生させずに、クエンチ発生コイルのみを装
置から除去、あるいはクエンチ解除後、超電導コ
イルの電流を再励起、保護用コイルの電流を減衰
させて、再復起させるものである。
即ち、超電導コイル２にクエンチが発生した場
合、超電導コイル２の電流はサイリスタ変換器２
６を逆変換運転することにより、第６図の実線で
示した曲線(a)の如く減少する。そのとき、この第
６図に示す如く、クエンチ発生コイルの電流減少
と同期して、保護コイル例えば２１の電流を破線
で示した曲線(b)の如く励起し、他の健全な超電導
コイル３〜５への影響を最小限にし、クエンチ解
除後は第６図に示す如く、超電導コイル２の電流
を再励起、保護コイル２１の電流を減衰させて、
装置の再復起を計る。第６図は簡単の為、クエン
チ発生超電導コイル２と保護コイル２１のそれぞ
れ１個づつの電流波形で示してあるが、装置とし
ての安定運転を維持し、プラズマの影響を最小限
にするため、第４図に於て、１つの超電導コイル
２がクエンチを発生した場合にも、全超電導コイ
ル２〜５、全保護コイル２１〜２４を連動させて
制御するものとする。具体的には第５図に示すよ
うに、クエンチを発生した超電導コイル２のサイ
リスタ変換器２６は、直ちに逆変換運転し、超電
導コイル２の電流を減衰し、一方健全な超電導コ
イル３〜５及び保護コイル２１〜２４の電流は、
クエンチ発生前の磁速をｏ、クエンチ発生後の
磁束をとして、（Δ）２＝（−ｏ）２を極
小にする制御を行なう。
合、超電導コイル２の電流はサイリスタ変換器２
６を逆変換運転することにより、第６図の実線で
示した曲線(a)の如く減少する。そのとき、この第
６図に示す如く、クエンチ発生コイルの電流減少
と同期して、保護コイル例えば２１の電流を破線
で示した曲線(b)の如く励起し、他の健全な超電導
コイル３〜５への影響を最小限にし、クエンチ解
除後は第６図に示す如く、超電導コイル２の電流
を再励起、保護コイル２１の電流を減衰させて、
装置の再復起を計る。第６図は簡単の為、クエン
チ発生超電導コイル２と保護コイル２１のそれぞ
れ１個づつの電流波形で示してあるが、装置とし
ての安定運転を維持し、プラズマの影響を最小限
にするため、第４図に於て、１つの超電導コイル
２がクエンチを発生した場合にも、全超電導コイ
ル２〜５、全保護コイル２１〜２４を連動させて
制御するものとする。具体的には第５図に示すよ
うに、クエンチを発生した超電導コイル２のサイ
リスタ変換器２６は、直ちに逆変換運転し、超電
導コイル２の電流を減衰し、一方健全な超電導コ
イル３〜５及び保護コイル２１〜２４の電流は、
クエンチ発生前の磁速をｏ、クエンチ発生後の
磁束をとして、（Δ）２＝（−ｏ）２を極
小にする制御を行なう。
このようにすればプラズマにとつて最も望まし
い状態を維持でき、電源であるサイリスタ変換器
からみると、負荷コイルのインダクタンスが極小
にみえ、制御電圧は極小の低圧で済むことにな
る。従つて低電圧出力のサイリスタ変換器で、高
速の電流励起、減少が可能となり極めて経済的で
ある。
い状態を維持でき、電源であるサイリスタ変換器
からみると、負荷コイルのインダクタンスが極小
にみえ、制御電圧は極小の低圧で済むことにな
る。従つて低電圧出力のサイリスタ変換器で、高
速の電流励起、減少が可能となり極めて経済的で
ある。
次に他の実施例として、第７図に示す如く、変
流器３１を用いて電流を検出し、クエンチ発生前
の各超電導コイル２〜５の電流値をＩip、クエン
チ発生後の電流をＩiとして（ΔＩ）２＝Σ（Ｉi
−Ｉip）２を極小にする制御を行つても良い。
流器３１を用いて電流を検出し、クエンチ発生前
の各超電導コイル２〜５の電流値をＩip、クエン
チ発生後の電流をＩiとして（ΔＩ）２＝Σ（Ｉi
−Ｉip）２を極小にする制御を行つても良い。
このようにすれば超電導コイル２〜５にとつて
最も望ましい状態を維持できる。
最も望ましい状態を維持できる。
尚本発明は第８図に示すような直線形真空容器
３２にしても良い等、上記し、かつ図面に示した
実施例のみに限定されるものではなく、その要旨
を変更しない範囲で、種々変形して実施できるこ
とは勿論である。
３２にしても良い等、上記し、かつ図面に示した
実施例のみに限定されるものではなく、その要旨
を変更しない範囲で、種々変形して実施できるこ
とは勿論である。
以上説明したように、本発明によれば、多数の
超電導コイルから成る強磁場発生装置に於て、あ
る超電導コイルがクエンチを起こしても、保護コ
イル及びその励磁用サイリスタ変換器を複数個設
け、超電導コイル及び保護用コイルの電流を連動
して制御するようにしたので、低電圧サイリスタ
変換器で速やかなクエンチ解除と、再復起が可能
であり、かつ他の超電導コイル及びプラズマへの
影響も最小限に出来、極めて経済的で信頼性の高
い、優れた強磁場発生装置を提供出来る。
超電導コイルから成る強磁場発生装置に於て、あ
る超電導コイルがクエンチを起こしても、保護コ
イル及びその励磁用サイリスタ変換器を複数個設
け、超電導コイル及び保護用コイルの電流を連動
して制御するようにしたので、低電圧サイリスタ
変換器で速やかなクエンチ解除と、再復起が可能
であり、かつ他の超電導コイル及びプラズマへの
影響も最小限に出来、極めて経済的で信頼性の高
い、優れた強磁場発生装置を提供出来る。
第１図は従来の強磁場発生装置を示す要部斜視
原理図、第２図はその励磁用電源回路の等価回路
図、第３図は一般の超電導コイル用導体の断面斜
視図、第４図は本発明の強磁場発生装置の一実施
例を示す要部斜視原理図、第５図はその演算回路
のフローチヤート図、第６図はその電流特性曲線
図、第７図は他の実施例の演算回路のフローチヤ
ート図、第８図は異なる他の実施例の要部斜視原
理図である。 ２〜５……超電導コイル、２１〜２４……保護
コイル、２６，２７……サイリスタ変換器。
原理図、第２図はその励磁用電源回路の等価回路
図、第３図は一般の超電導コイル用導体の断面斜
視図、第４図は本発明の強磁場発生装置の一実施
例を示す要部斜視原理図、第５図はその演算回路
のフローチヤート図、第６図はその電流特性曲線
図、第７図は他の実施例の演算回路のフローチヤ
ート図、第８図は異なる他の実施例の要部斜視原
理図である。 ２〜５……超電導コイル、２１〜２４……保護
コイル、２６，２７……サイリスタ変換器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 同軸に複数の超電導コイルを巻装した強磁場
発生装置において、超電導コイルと並べて同軸に
保護コイルを巻装し、超電導コイルがクエンチを
発生した時に、前記保護コイルを励起するサイリ
スタ変換器を設けたことを特徴とする強磁場発生
装置。 ２ 保護コイル励起の条件は磁場変化を極小とな
るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の強磁場発生装置。 ３ 保護コイル励起の条件は超電導コイルの電流
変化を極小となるようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の強磁場発生装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1420679A JPS55107209A (en) | 1979-02-13 | 1979-02-13 | Strong magnetic field generator |
| US06/119,622 US4349853A (en) | 1979-02-13 | 1980-02-07 | Strong magnetic field generator and method of operating the same |
| DE3005227A DE3005227C2 (de) | 1979-02-13 | 1980-02-12 | Supraleitende Spulenanordnung zur Erzeugung eines starken Magnetfelds |
| CH1182/80A CH650120A5 (de) | 1979-02-13 | 1980-02-13 | Magnetfeldgenerator und verfahren zum betrieb desselben. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1420679A JPS55107209A (en) | 1979-02-13 | 1979-02-13 | Strong magnetic field generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55107209A JPS55107209A (en) | 1980-08-16 |
| JPS6115565B2 true JPS6115565B2 (ja) | 1986-04-24 |
Family
ID=11854625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1420679A Granted JPS55107209A (en) | 1979-02-13 | 1979-02-13 | Strong magnetic field generator |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4349853A (ja) |
| JP (1) | JPS55107209A (ja) |
| CH (1) | CH650120A5 (ja) |
| DE (1) | DE3005227C2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5791486A (en) * | 1980-11-28 | 1982-06-07 | Hitachi Ltd | Toroidal nuclear fusion equipment |
| JPS5890194A (ja) * | 1981-11-25 | 1983-05-28 | 株式会社日立製作所 | ポロイダル磁場発生装置 |
| US4702825A (en) * | 1984-12-24 | 1987-10-27 | Eriez Manufacturing Company | Superconductor high gradient magnetic separator |
| US4689707A (en) * | 1986-05-27 | 1987-08-25 | International Business Machines Corporation | Superconductive magnet having shim coils and quench protection circuits |
| US4956740A (en) * | 1987-08-04 | 1990-09-11 | Massachusetts Institute Of Technology | Protection technique for superconducting magnets |
| US5404122A (en) * | 1989-03-08 | 1995-04-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting coil apparatus with a quenching prevention means |
| US5225395A (en) * | 1989-08-11 | 1993-07-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Supervisory system for superconductive transformer |
| CA2055058C (en) * | 1990-12-31 | 1996-08-06 | Anthony Joseph Dattilo | Automatic correction for color printing |
| JPH0640731U (ja) * | 1992-11-10 | 1994-05-31 | 鹿島建設株式会社 | 屋外機フード |
| DE19536469C1 (de) | 1995-09-29 | 1997-04-17 | Siemens Ag | Supraleitendes torusförmiges Magnetsystem |
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