JPS61207984A - Tokamak type nuclear fusion device - Google Patents

Tokamak type nuclear fusion device

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JPS61207984A
JPS61207984A JP60047485A JP4748585A JPS61207984A JP S61207984 A JPS61207984 A JP S61207984A JP 60047485 A JP60047485 A JP 60047485A JP 4748585 A JP4748585 A JP 4748585A JP S61207984 A JPS61207984 A JP S61207984A
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JP
Japan
Prior art keywords
poloidal
coil
fusion device
nuclear fusion
tokamak
Prior art date
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Pending
Application number
JP60047485A
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Japanese (ja)
Inventor
本多 力
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS61207984A publication Critical patent/JPS61207984A/en
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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

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、プラズマ用真空容器に対してポロイダルコイ
ルの配置構成を改良したトカマク型核融合装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a tokamak-type nuclear fusion device in which the arrangement of poloidal coils in a plasma vacuum vessel is improved.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

トカマク型核融合装置の作動原理は、鉄心又は空心の周
わりにドーナツ状の真空容器を置き、これに沿ってトロ
イダルコイルを並べて配置してトロイダル磁界を作り、
プラズマは変圧器の原理によって鉄心を介してトーラス
に沿って誘起する電界で生ずる電流によって生じさせる
ものである。
The operating principle of a tokamak-type fusion device is that a donut-shaped vacuum container is placed around an iron or air core, and toroidal coils are arranged along this to create a toroidal magnetic field.
Plasma is generated by electric current generated by an electric field induced along a torus through an iron core according to the principle of a transformer.

リング状のトーラスプラズマをトーラス形真空容器に閉
じ込めるために、真空容器の外側にそのトーラス方向に
トロイダルコイルを並べて配置してトーラスに沿ったト
ロイダル磁界を作り、また真空容器の外側にあってトー
ラス全体に垂直磁界をかけるポロイダル磁界を発生する
ポロイダルコイルを配置し、そのトロイダル磁界とポロ
イダルコイル磁界とで合成される磁力線によってプラズ
マを真空容器内に平衡させるよう構成されている。
In order to confine a ring-shaped torus plasma in a torus-shaped vacuum vessel, toroidal coils are arranged outside the vacuum vessel in the direction of the torus to create a toroidal magnetic field along the torus. A poloidal coil that generates a poloidal magnetic field that applies a perpendicular magnetic field is arranged, and the plasma is balanced within the vacuum vessel by the lines of magnetic force that are synthesized by the toroidal magnetic field and the poloidal coil magnetic field.

しかして、ポロイダルコイルの最適配置個所は、トーラ
スプラズマの断面中心に沿う水平線位置であるが、この
位置には普通ブランケットやリミッタ−板を引抜くため
の空間があり、またプラズマを高周波加熱するための導
波管が設置されているものである。したがって従来のト
カマク型核融合装置では、ポロイダルコイルをそのポロ
イダル磁界の効果を犠牲にしてブランケットなどの引抜
きに干渉しない最適位置から離れた位置に配置されてい
た。
Therefore, the optimal placement location for the poloidal coil is a horizontal line along the center of the cross-section of the torus plasma, but this location usually has a space for pulling out the blanket or limiter plate, and also a space for high-frequency heating of the plasma. A waveguide is installed. Therefore, in conventional tokamak-type nuclear fusion devices, the poloidal coil is placed at a position away from the optimal position where it does not interfere with the extraction of the blanket, etc., at the expense of the effect of the poloidal magnetic field.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、ポロイダルコイルを可能な限り最適位
置に配置し、併せてブランケットやリミッタ−板などの
交換が容易なトカマク型核融合装置を提供するにある。
An object of the present invention is to provide a tokamak-type nuclear fusion device in which the poloidal coil is arranged in the optimum position as possible, and in which the blanket, limiter plate, etc. can be easily replaced.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明によるトカマク型核融合装置は、ベルジャー構体
の外部に設ける外側ポロイダルコイルを独立クライオス
タッド内に納めて構成し、この外側ポロイダルコイルを
従来配置禁止区域と呼ばれているブランケットなどの引
抜空間内にあってトーラスプラズマに対するポロイダル
磁界を最も効果的に発生させる位置に近づけて配置した
ことを特徴とするものである。
The tokamak-type nuclear fusion device according to the present invention is constructed by housing an outer poloidal coil provided outside the bell jar structure in an independent cryostad, and this outer poloidal coil is placed in a pull-out space such as a blanket, which is conventionally called a prohibited area. It is characterized by being placed close to the position where the poloidal magnetic field for the torus plasma is most effectively generated.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明を図面に示す実施例について説明する。本発
明によるトカマク型核融合装置1のプラズマ用真空容器
2は、内部にプラズマ3を封じ込めて高真空を維持する
トーラス型に作られている。
The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings. The plasma vacuum vessel 2 of the tokamak-type nuclear fusion device 1 according to the present invention is made into a torus shape that confines plasma 3 therein and maintains a high vacuum.

この真空容器2の内面には、プラズマ3を囲むようにブ
ランケット4が一体に設けられている。
A blanket 4 is integrally provided on the inner surface of the vacuum container 2 so as to surround the plasma 3.

ブランケット4は前面に第1壁を持ち、内部にトリチウ
ム増殖材としてのリチウムを収容し、このリチウムを冷
却する冷却材流路を備えている。
The blanket 4 has a first wall on the front side, contains lithium as a tritium breeding material therein, and is provided with a coolant flow path for cooling the lithium.

そしてブランケット4はプラズマ3から放射される高エ
ネルギーの中性子とリチウムを反応させてトリチウムを
生成させる。この時に発生する熱エネルギーを前記冷却
材流路を流れる冷却材で外部に取り出すように構成され
ている。
The blanket 4 reacts high-energy neutrons emitted from the plasma 3 with lithium to generate tritium. The heat energy generated at this time is extracted to the outside by the coolant flowing through the coolant flow path.

また、真空容器2の周囲には、真空容器2のトロイダル
方向に設けられたトロイダルコイル5と、真空容器2の
ポロイダル方向に設けられたポロイダルコイル6とが設
けられている。トロイダルコイル5の外側にあるポロイ
ダルコイル6は、分解修理時にトーラス半径方向に引抜
かれるブランケットと干渉しないように配置しである6
ポロイダルコイル6およびトロイダルコイル5はともに
すべて共通の真空容器であるベルジャー構体13の中に
配置されている。
Furthermore, a toroidal coil 5 provided in the toroidal direction of the vacuum container 2 and a poloidal coil 6 provided in the poloidal direction of the vacuum container 2 are provided around the vacuum container 2 . The poloidal coil 6 outside the toroidal coil 5 is arranged so as not to interfere with the blanket that is pulled out in the radial direction of the torus during overhaul.
Both the poloidal coil 6 and the toroidal coil 5 are placed in a common vacuum container, a bell jar structure 13.

真空容器2の中空部を上、下に貫通して中心支柱7が設
けられている。この中心支柱7の周囲には、変流器コイ
ル8が巻装されており、この変流器コイル8に高電流を
流して真空容器2内のプラズマ3をジュール加熱するよ
う構成されている。
A central support 7 is provided passing through the hollow portion of the vacuum container 2 from above and below. A current transformer coil 8 is wound around the central support 7, and is configured to cause a high current to flow through the current transformer coil 8 to Joule-heat the plasma 3 within the vacuum vessel 2.

また真空容器2の外周囲には、遮蔽体9がそれを囲むよ
うに設けられており、外部に放射線が漏洩しないように
構成されている。この遮蔽体9は炉の停止後の一定の期
間をおいて人間が接近できる厚さをもっている。
Further, a shielding body 9 is provided around the outer periphery of the vacuum container 2 so as to surround it, and is configured to prevent radiation from leaking to the outside. This shield 9 has a thickness that allows a person to access it after a certain period of time after the furnace is shut down.

さらに真空容器2の周囲には、二次加熱装置が配置され
ており、この二次加熱装置は真空容器2の外周面の複数
部位に設けられた導波管などの結合系10を介して高周
波加熱を行ない、プラズマを更に加熱あるいはプラズマ
電流を駆動するように構成されている。また真空容器2
の真空排気口11の近傍にリミッタ−板12を配置し、
プラズマを中性化してガスを排気し、高真空を維持する
ように構成されている。
Furthermore, a secondary heating device is arranged around the vacuum container 2, and this secondary heating device receives high-frequency waves via a coupling system 10 such as a waveguide provided at multiple locations on the outer peripheral surface of the vacuum container 2. It is configured to perform heating and further heat the plasma or drive a plasma current. Also, vacuum container 2
A limiter plate 12 is placed near the vacuum exhaust port 11 of the
It is configured to neutralize the plasma, exhaust gas, and maintain a high vacuum.

本発明においては、このように構成されたトカマク型核
融合装置1においてベルジャー構体13の内部に設けた
ポロイダルコイル6の外に、外側ポロイダルコイル6a
、 6bをベルジャー構体13の外部に設けたものであ
る。しかもこの外側ポロイダルコイル6a、 6bは、
図示のように独立タライオスタット14の中に納められ
、さらにトーラスプラズマ3の断面中心を結ぶ最適配置
線上x−Xの上下に極力接近して配置し、ベルジャー構
体13の外部に断熱支持体15を介して取りつけたこと
を特徴としている。ポロイダルコイル6a、6bの最適
配置は、線X−x上であるが、この線上には図示のよう
に加熱装置の結合線10が置かれているのが普通である
ので、これらの干渉物から離れる条件のもとに最適配置
線x−Xに近接した位置とするものである。この外側ポ
ロイダルコイル6a、 6bの配置構成によってトーラ
スプラズマ3に対する効果的なポロイダル磁界を発生さ
せる。
In the present invention, in the tokamak type nuclear fusion device 1 configured as described above, an outer poloidal coil 6a is provided outside the poloidal coil 6 provided inside the bell jar structure 13.
, 6b are provided outside the bell jar structure 13. Moreover, these outer poloidal coils 6a, 6b are
As shown in the figure, it is housed in an independent taliostat 14, and is further placed as close as possible above and below the optimal placement line x-X connecting the cross-sectional centers of the torus plasma 3, and a heat insulating support 15 It is characterized by being attached via. The optimum arrangement of the poloidal coils 6a and 6b is on the line X-x, but since the coupling line 10 of the heating device is usually placed on this line as shown in the figure, it should be kept away from these interferences. The position is set close to the optimal placement line xx under certain conditions. This arrangement of the outer poloidal coils 6a, 6b generates an effective poloidal magnetic field for the torus plasma 3.

このように構成された本発明によるトカマク型核融合装
置1において、分解修理のためにブランケット4を引き
抜くときは、外側ポロイダルコイル6a、 6bを撤去
してから行なう。結合系10を除去すれば、上下の外側
ポロイダルコイル6a、6bは、ベルジャー構体13の
上側に沿うて上方へ引き上げて撤去することができる。
In the tokamak-type nuclear fusion device 1 according to the present invention configured as described above, when the blanket 4 is to be pulled out for disassembly and repair, the outer poloidal coils 6a and 6b are removed. Once the coupling system 10 is removed, the upper and lower outer poloidal coils 6a, 6b can be pulled upwardly along the upper side of the bell jar structure 13 and removed.

この外側ポロイダルコイル6a、 6bの撤去は、コイ
ルを昇温したのち行なってもよいし、冷却しながら行な
うことも可能であり、冷却しながら行なえばコイルの昇
温、冷却のプロセスが省かれて分解修理のための炉停止
時間が短縮される。外側ポロイダルコイル6a、 6b
を撤去したのち、ベルジャー構体13の側面に引き抜き
の開口部16を作り、ここからブランケット4の各セパ
レートやリミッタ−板12を引き出すことができる。
The removal of the outer poloidal coils 6a and 6b can be done after the coils have been heated up or while they are being cooled.If done while the coils are being cooled, the process of heating up and cooling the coils can be omitted and the process of disassembly is possible. Furnace downtime for repairs is reduced. Outer poloidal coils 6a, 6b
After removing the bell jar structure 13, a pull-out opening 16 is made in the side surface of the bell jar structure 13, and the separate parts of the blanket 4 and the limiter plate 12 can be pulled out from there.

また外側ポロイダルコイル6a、 6bの独立クライオ
スタッド14は、図示のように加熱装置などの結合線1
0との干渉を避けるために、結合、1iloと反対側に
おいて両コイル6a、 6bの独立クライオスタッド1
4a、 14b間をサポート14cで連結し、両コイル
6a、6bを1体に支持させている。さらにブランケッ
ト4とは別にリミッタ−板12がブランケット4より頻
繁に交換する度合が多いが、外側ポロイダルコイル6a
、 6bの図示の如き最適配置では、ポロイダルコイル
6a、6bおよびトロイダルコイル8の間からコイルを
移動することなく引き抜くことが  ・できる構造にな
っている。
In addition, the independent cryostads 14 of the outer poloidal coils 6a and 6b are connected to coupling wires 1 of heating devices, etc., as shown in the figure.
In order to avoid interference with the coils 6a and 6b, the independent cryostad 1 of both coils 6a and 6b is connected to the
4a and 14b are connected by a support 14c, and both coils 6a and 6b are supported as one body. Furthermore, apart from the blanket 4, the limiter plate 12 is replaced more frequently than the blanket 4, but the outer poloidal coil 6a
, 6b, the structure allows the coil to be pulled out from between the poloidal coils 6a, 6b and the toroidal coil 8 without moving.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、ベルジャー構体内にあっ
て真空容器の外囲に設けたポロイダルコイルの外に、ベ
ルジャー構体の外部に設ける外側ポロイダルコイルを独
立クライオスタッド内に納めて構成し、この外側ポロイ
ダルコイルを従来がら配置禁止区域と呼ばれているブラ
ンケットなどの引抜空間内にあってトーラスプラズマに
対するポロイダル磁界を最も効果的に発生させる位置に
接近して設けたことにより、外側ポロイダルコイルを最
適位置に近づけて配置することができ、ポロイダル磁界
が効果的に発生してプラズマ平衡がより容易になり、か
つポロイダルコイル電源容量が小さくなると言う利点が
生じ、しかもブランケットなどの交換が容易に行ない得
るなどの利点を奏する。
As described above, according to the present invention, an outer poloidal coil provided outside the bell jar structure is housed in an independent cryostad in addition to the poloidal coil provided inside the bell jar structure and on the outer periphery of the vacuum vessel. By placing the poloidal coil close to the position where the poloidal magnetic field for the torus plasma is most effectively generated within the extraction space such as a blanket, which is traditionally called the prohibited area, the outer poloidal coil is brought closer to the optimum position. This has the advantage that a poloidal magnetic field is effectively generated, plasma equilibrium is facilitated, and the poloidal coil power supply capacity is reduced, and blankets etc. can be easily replaced. play.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第trslは本発明によるトカマク型核融合装置の一実
施例を示す断面図である。
No. trsl is a sectional view showing an embodiment of a tokamak type nuclear fusion device according to the present invention.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ベルジャー構体内にあって真空容器の外囲に設け
た内側ポロイダルコイルの外に、ベルジャー構体の外囲
に設ける外側ポロイダルコイルをクライオスタッド内に
納めて構成し、この外側ポロイダルコイルをブランケッ
トなどの引抜空間内にあってトーラスプラズマに対する
ポロイダル磁界を最も効果的に発生させる位置に接近し
て配置したことを特徴とするトカマク型核融合装置。
(1) In addition to the inner poloidal coil located inside the bell jar structure and provided around the vacuum vessel, an outer poloidal coil provided on the outer periphery of the bell jar structure is housed in a cryostad, and this outer poloidal coil is pulled out from a blanket, etc. A tokamak-type nuclear fusion device characterized by being located in space close to a position where a poloidal magnetic field for torus plasma is most effectively generated.
(2)外側ポロイダルコイルは真空容器への加熱装置の
結合系を上下方向に挟んで配置した2個のポロイダルコ
イルであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のトカマク型核融合装置。
(2) The tokamak type nuclear fusion device according to claim 1, wherein the outer poloidal coil is two poloidal coils disposed vertically sandwiching the coupling system of the heating device to the vacuum vessel.
(3)2個のポロイダルコイルの各クライオスタッドを
サポートで連結したことを特徴とする特許請求の範囲第
2項記載のトカマク型核融合装置。
(3) The tokamak-type nuclear fusion device according to claim 2, characterized in that each cryostad of the two poloidal coils is connected by a support.
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