JPS6155761B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はトーラス形核融合装置、特に２分割
形トロイダルコイル装置に関するものである。

核融合装置には種々の方式が考えられていて、
現在世界各国が競つて研究を進めている。方式の
一つに高ベータトロイダルピンチ方式がある。こ
れを第１図、２図に示す。１は１ターンのトロイ
ダルコイルを形成するコイルブロツクで、１ａ，
１ｂはそれぞれ上コイル導体、下コイル導体であ
る。２は断面がだ円又は円形でドーナツ状をなす
真空容器、３はプラズマ、４はトロイダルコイル
に給電する給電線で、４ａは高圧側、４ｂは低圧
側を示す。５は空バ変流器コイルで、このコイル
の磁束を急速に変化させプラズマ３を加熱する。
この核融合装置は、第１図、第２図からも判るよ
うにトロイダルコイル１と真空容器２とが互に交
錯して組上つている。したがつて装置の製作をす
るとき、第２図のように複数個のトロイダルコイ
ル１全個を２分割にするか、または、真空容器２
をトーラス方向に２分割するかの、いずれかの方
法をとらなければ組立てられない。

従来のトロイダルコイルおよびこの発明のトロ
イダルコイルも、高ベータトロイダルピンチ型の
前者のトロイダルコイルを２分割にする構造のも
のに関している。

この様な高ベータトロイダルピンチの核融合装
置の特徴はトロイダルコイルにコンデンサー電源
等による短時間大電流を流し、高磁場を作り、プ
ラズマ封じ込めを行う。このため、トロイダルコ
イルは、銅等の良電気導体で、低インピーダンス
の１ターンのコインブロツクで形成される。第１
図、第２図に示す例ではトロイダルコイルブロツ
ク１は、円周上に複数個配置され、給電線４で通
電される。トロイダルコイルに大電流（通常MA
級）が流れると、第３図、第４図に示すように強
大な電磁力が発生する。すなわち、コイルには拡
張力F₁〜F₃が働き、その大小関係はF₁＞F₂ f₁＞
fnでコイル全体は内側に集ろうとし、上下に離れ
ようとする。このような電磁力に対しコイル支持
は従来のものは第５図、第６図に示す構造であつ
た。６は上下方向の力F₃に対し上コイル導体１
ａ、下コイル導体１ｂが離れ接合面１ｃでの電気
的接合に支障をきたさないように上下コイル導体
１ａ，１ｂを結合しているボルトである。給電線
４側は電磁力fnがf₁に比べ小さいことや、コイル
変形が比較的小さいため、上下コイル導体１ａ，
１ｂを結合する機構は用いられていない。

最近のように、核融合研究の進歩に伴い、大型
の装置が必要となつてくると必然的にコイルの電
流も増大し作用する電磁力も強大なものになつて
きた。この様な傾向に対し従来の核融合装置の構
造では、コイルの応力、変位共に大きくなり上、
下コイル導体の接合面１ｃでアークによる焼つき
等の電気的特性を悪くし、またコイル応力も大き
く、コイルが壊れる場合も生じてきた。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、２分割構造のトロ
イダルコイル導体の接合個所に機械強度の大きな
結合手段を設け、更に前記結合手段の変形を抑制
する抑制手段を設けることによりコイル変位を少
くさせ、２分割コイル接合面での電気的接合を良
好に保つようなトロイダルコイル装置を提供する
ことを目的としている。

以下この発明の一実施例を図について説明す
る。第７図において６は高い剛性をもつボルト７
は絶縁物、８は高耐力鋼等よりなる剛性大のクラ
ンプ、で、後述の圧縮リング９を結合部８ａを有
している。９は圧縮リングで電気的に１ターンを
形成しないような例えばセラミツクス等の絶縁性
高強度材からなる。第８図は第７図の平面図であ
る。クランプ８はコイル導体１ａ，１ｂの高さｈ
に合せ、正確に加工された寸法２ｈをもち、この
クランプ８をコイル導体１ａ，１ｂに焼ばめまた
はコイル導体１ａ，１ｂを冷してクランプ８とコ
イルブロツク１とを一体的に組みたて接合面１ｃ
に必要な接触圧を発生させると共にコイル導体お
よび接合面の変位を少くさせている。圧縮リング
９は、クランプ８を複数個すべてを組立て後、冷
しばめ等により上、下端よりクランプ８に挿入す
る。この圧縮リング９は電磁力が働いたときクラ
ンプ８が変形して内側に倒れないようクランプ８
を保持する機能をはたす。ボルト６はコイル導体
１ａ，１ｂを強固に締付け、クランプ８と同様、
強大な電磁力によるコイルの変位を低減させてい
る。なお、クランプ８とボルト６の剛性は、第３
図に示したf₁〜fnの分布状態に適した配分を行つ
ている。従つてボルト６はクランプ８に比較して
剛性は低くてもよい。

この様な構造をもつ核融合装置は、プラズマ封
じ込めに必要な高い磁場を発生させることが出来
る。

すなわち、本発明の如く、剛性の大きなクラン
プ８やボルト６を用いてコイルブロツク１を強固
に固定し、特に電磁力の大きなクランプ８側には
クランプ８が電磁力により曲げおよび伸び変形
し、圧縮リング９で拘束しているためコイル導体
１ａ，１ｂの接合面１ｃの変位はきわめて少く出
来る。ボルト６側は接合面を持たないので、機械
的に許容可能な範囲での変位は生じてもよい。

またクランプ８はコイル導体１ａ，１ｂを外部
から固定しているために従来のような接合面部に
通しボルト穴を設けたために生じる接触面積の減
少による接触面圧力、接触抵抗、接触状態をそこ
なわない有利な点ももつ。

上記説明から明らかなように、クランプ８はコ
イル導体１ａ，１ｂを外側から掴んで結合する第
１の結合手段を構成し、又ボルト６は第１の結合
手段と協働してコイルブロツクを形成する第２の
結合手段を構成する。更に、圧縮リング９は第１
の結合手段が変形するのを抑制する抑制手段の機
能を有する。

なお、上記実施例では圧縮リング９に電気的絶
縁材セラミツクを用いたが、第９図に示すように
主要部を金属で構成してもよい。この場合にはト
ロイダル方向に１ターンを形成しないように絶縁
物９をフランジ９ｂを介して支持するような構造
の圧縮リングとすればよい。ここに第９図Ｂは第
９図Ａの側面図を示している。

以上のようにこの発明によれば２分割構造のコ
イル導体を高い剛性をもつ第１及び第２の結合手
段を用いて固定しさらに第１の結合手段の変形を
抑制する抑制手段を用いて、コイル支持を行つて
いるので装置が強固になり大電流の通電に対して
もコイル導体の接合部の変位が低く納まり、また
接合面が焼きつく恐れがない効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は核融合装置の概要を示す平面図、第２
図は第１図に示したものの横断面図、第３図、第
４図は第１図、第２図に示したものにおける電磁
力分布を示す図、第５図は、従来の核融合装置用
２分割トロイダルコイル装置の横断面図、第６図
は第５図に示したものの平面図、第７図は本発明
の一実施例による２分割トロイダルコイル装置の
横断面図、第８図は第７図に示したものの平面
図、第９図は圧縮リングの他の実施例を示す図で
ある。 図において、１はブロツク、１ａは上コイル導
体、１ｂは下コイル導体、２は真空容器、３はプ
ラズマ、４は給電線、６はボルト、８はクラン
プ、ａは圧縮リングである。図中、同一符号は同
一又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 端部に接合面を有し互いに対をなすコイル導
   体、該コイル導体を前記端部の外側から掴んで前
   記接合面を介して前記コイル導体を結合せしめる
   第１の結合手段、前記コイル導体を前記端部とは
   反対側にて結合し前記第１の結合手段と協働して
   コイルブロツクを形成する第２の結合手段、前記
   第１の結合手段と結合し前記コイル導体への通電
   に伴つて生ずる応力により前記第１の結合手段が
   変形するのを抑制する抑制手段を備えたトロイダ
   ルコイル装置。 ２ 第１の結合手段はコ字状のクランプからなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のト
   ロイダルコイル装置。 ３ 抑制手段は環状体からなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載のトロイダ
   ルコイル装置。 ４ 抑制手段はトロイダル状に配設されたコイル
   ブロツクの第１の結合手段の夫々と結合し前記各
   第１の結合手段の変形を一括して抑制することを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載のトロイダ
   ルコイル装置。 ５ 第２の結合手段は互いに対立なすコイル導体
   の双方に螺合するボルトからなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
   に記載のトロイダルコイル装置。