JPS62299789A

JPS62299789A - 核融合炉用電源装置

Info

Publication number: JPS62299789A
Application number: JP61142641A
Authority: JP
Inventors: 藤原　直義
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-06-20
Filing date: 1986-06-20
Publication date: 1987-12-26

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】３、発明の詳細な説明〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はｉ融合炉のＴｊ、源に関するものである。

（従来の技術）トカマク型を対象とした核融合炉のオーミックヒーテン
グコイル（以下Ｏ１１コイルとする）はプラズマの着火
あるいは維持を目的とするコイルであるが、従来プラズ
マ着火時は第４図の回路図に示す様な回路で行なわれる
のが普・通である。

第４図で（１）は直流電源、（２）は直流しゃ断器。

（３）は０１１コイル、（４）は放電抵抗、（５）はプ
ラズマである。０１１コイル（３）とプラズマ（５）と
は相互インダクタンスＭで結合されている。プラズマ（
５）を着火する時は０１１コイル（３）に高電圧を発生
させ、変圧器の原理でプラズマ（５）に電圧を誘起し放
電させる、これがプラズマの着火である。

第５図に第４図の動作波形を示す。高電圧を発生させる
手段としては、直流しゃ断器（２）を閉路状態にし、直
流電源（１）により０１１コイル（３）に通電を行なう
。

ある時間（第５図のｔｉ）経過し、十分電流が流れた時
点で直流しゃ断器（２）を開放する。この場合０１１コ
イル（３）に流れている電流ｉｏＨは放゛世抵抗（４）
を介して循環する。すなわち、概略０１１コイル（３）
のインダクタンスＬと、放Ｋｇ流ｉｒを流す放電抵抗（
４）の抵抗値Ｒ等で定まる時定数で０１１コイルの電流
ｉｏｎが減衰する時、ＬｄｉｏＨ／ｄｔ＝ｉｒＲの電圧
ＶＯ）ｌが０１１コイル（３）の両端に発生する。第５
図にその波形状況を示す。

（発明が解決しようとする問題点）従来の技術の問題点は、Ｏ１＋コイル（３）に蓄積さ抵
抗で消費される。これがエネルギーの損失となり電源装
置の運転効率を低下させる。

本発明は０１１コイルの電磁エネルギーをエネルギー転
送回路を介することにより、エネルギー蓄積コイルに蓄
積させ、効率を向上した核融合炉用電源装置を提供する
ことを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記問題点の解決手段としてはエネルギー蓄積コイル、
サイリスタ変換器（又はゲートターンオフサイリスタ）
、転流キャパシターで構成される電磁エネルギー＠逆回
路を用いる。

（作　用）電磁エネルギー転送回路は誘導性コイルの電磁エネルギ
ーをサイリスタ変換器を介して、他の誘導性エネルギー
蓄積コイルに転送するシステムである。この場合、電磁
エネルギーを有している側の誘導性コイルの電流は転送
中に減衰する。

この場合、減衰の度合いにより誘導性コイルの両端に電
圧が発生する。一方、他の誘導性コイルはサイリスタ変
換器と転流キャパシターの働きにより、コイル両端に電
圧が発生し電流が流れる６すなわち、コイルからコイル
に電磁エネルギーを転送′ａ積されることになる。

（実施例）第１図に本発明の一実施例を示す。

この実施例の回路構成は直流電源（１）と直流しゃ断器
（２）を介して０１１コイル（３）に通電可能な様に直
列接続とする。０ｗｌコイル（３）と並列に電磁エネル
ギー転送回路（６）を接続する。

エネルギー転送回路（６）は三相ブリッジ接続の第１の
サイリスタ変換器（７）と第２のサイリスタ変換器（８
）の交流端子側をそれぞれ接続し、かつ、交流端子には
転流用キャパシター（９）　（Ｙ接続又はΔ接続）を接
続し、第２のサイリスタ変換器（８）の直流端子にはエ
ネルギー蓄積コイル（１０）を接続した構成とする。Ｏ
Ｈコイル（３）と転送回路（６）との接続は第１のサイ
リスタ変換器（７）の直流端子をそれぞれＯＨコイル（
３）の両端に接続する。

次に上記実施例の作用を説明する。

第１、第２のサイリスタ変換器（７）、（８）のゲート
信号をブロック状態で、かつ直流しゃ断器（２）を閉路
状態にして、直流電源（１）により０１１コイル（３）
に規定の電流を通電する。プラズマ着火時、第１のサイ
リスタ変換器（７）にＬＩＴ　ＺＦ　Ｖｖ　ＸＨＶｒ　
Ｙの順でゲートパルス信号を与えると同時に、直流しゃ
断器（２）を開放する。０１１コイル（３）に流れてい
る電流は第１のサイリスタ変換器（７）の各サイリスタ
に順次電流が流れ転流キャパシター（９）に充。

放電を繰り返し、自励式のインバータ運転を行なう。こ
の場合筒１のサイリスタ変換器の直流端子の波形は、他
励式インバータの制御角αが９０°と同等の波形となり
、その逆起電圧の平均はほぼ０ｖとなっている。キャパ
シター（９）には不完全ながら三相の交流電圧が発生す
る。次に第２のサイリスタ変換器（８）のゲートに信号
・を与える。この時の信号はｕ、Ｚ＠　ＶＨＸｓ　Ｗ＋
　Ｖｒの順とするが、第１のサイリスタ変換器（７）と
の位相関係は電気角度で９０＠程度進み位相とする。第
２のサイリスタ変換器（８）は通常の整流作用により直
流電流が発生し、エネルギー蓄積コイル（１０）を励磁
する。この場合、両サイリスタ変換器（７）、（８）の
相互作用により、第１のサイリスタ変換器（７）の直流
端子には逆起電圧が発生する。電圧の大きさは通電電流
値と、第１のサイリスタ変換器（７）のゲート信号の周
波数と、転流キャパシター（９）の容量とで決定され、
その大きさはある程度自由に変えろことができる。

以上の一連の操作により、Ｏ１ｌコイル（３）の電流を
エネルギー蓄積コイル（１０）に移すことが可能となる
。すなわち電磁エネルギーの転送が可能となる。なお、
エネルギー転送中は０＃１コイル（３）の両端に高電圧
が発生される。他方両サイリスタ変換器（７）と（８）
のゲート信号を入れ変えることにより、電磁エネルギー
をエネルギー蓄積コイル（１０）から０１１コイル（３
）に転送することも可能となる。すなわち、エネルギー
の授受を容易に行なうことが出来る。これらの作用は従
来の放電抵抗で得られる高電圧発生と同等のものとなる
が、Ｏ１ｌコイル（３）に蓄積された電磁エネルギーは
消費されることなくエネルギー蓄積コイル（１０）に保
存されることになるため、このエネルギーを他に利用す
れば効率の良い電源装置となる。

この実施例の効果としては、従来高電圧発生時には放電
抵抗等を介して行なうためジュール損失が発生するが、
本実施例はそのエネルギーを蓄積コイル（１０）に保存
することにより、損失を極力低減して運転することが可
能となる。

一方、第１、第２のサイリスタ変換器（７）、（８）の
ゲート信号を入れ変えることで、このエネルギーを０１
１コイル（３）に放電することにより、磁場変化を倍加
することも可能となる。

また、エネルギー蓄積コイル（ｌＯ）に超電導コイルを
用いた場合、その保存が長時間可能となるため電源シス
テム上、他に有効利用が可能となる。

超電導コイルを使用する場合、交流側が高電圧になる場
合、その絶縁が問題になる場合があるが交流側にステッ
プダウン変圧器（図示せず）を介することにより容易に
解決し得る。

第２図に他の実施例を示す。Ｏ１１コイル（３）を第１
ないし第４の切換用スイッチ（１１）〜（１４）により
極性切換えが可能なようにする。他は第１図の実施例と
同様である。第３図に各部の動作波形を示す。

本実施例はプラズマの着火と維持に寄与する回路でその
作用は次の様になる。

０１１コイル（３）を励磁する場合、第１のスイッチ（
１１）と第４のスイッチ（１４）を閉路とする。第３図
の時間１１１−１．の問直流電源（１）で励磁し、プラ
ズマ着火時（ｔｌ）にエネルギー転送回路（６）を動作
すると同時にしゃ断器（２）を開放する。０１１コイル
（３）の電流は減少するが、その時両端に高電圧が発生
する。この電圧によりプラズマは着火される。０１１コ
イル（３）の電流が零になった時（ｔ２）第２、第３の
スイッチ（１２）、（１３）を閉じ、第１、第４のスイ
ッチ（１１）、（１４）を開放する。さらに両サイリス
タ変換器（７）と（８）のゲート信号の操作により、エ
ネルギー蓄積コイル（１０）から０１１コイル（３）に
エネルギ　・−を転送することにより、０１１コイル励
磁の時と反対方向に電流を流すことにより０１１コイル
の電流の振れ幅を倍にすることが可能となる。すなわち
。

プラズマ電流をより大きく立上げることが出来る。

エネルギー転送終了時（ｔ、）には０１１コイル（３）
の両端電圧が十分小さくなった時に直流しゃ断器（２）
を閉路状態にし、直流電源（１）から電流を供給すれば
プラズマはある時間一定に保つ事が可能となる。すなわ
ちプラズマ維持が可能となる。

なお、第１、第２のサイリスタ変換器（７）、（８）は
ｌｉｔ相ブリブリッジ可能で、その場合のキャパシター
（９）は１個となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればオーミックヒーテ
ングコイル（０１１コイル）の電磁エネルギーを、エネ
ルギー転送回路によりエネルギー蓄ＩＲコイルに蓄積さ
せたので、このエネルギーを他に利用することにより、
効率を向上した核融合炉用電源装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は他の
実施例を示す回路図、第３図（ａ）〜（ｆ）は第２図の
実施例の各部の動作波形を示す波形図、第４図は従来例
を示す回路図、第５図は第４図の各部動作波形を示す波
形図である。１・・・直流電源、　　　　　　　２・・・直流しゃ断
器、３・・・オーミックヒーテングコイル（０１（コイ
ル）、５・・・プラズマ、　　　　　　　６・・・エネ
ルギー転送回路。７．８・・・第１、第２のサイリスタ変換器。９・・・転送キャパシター、　　　１０・・・エネルギ
ー菩積回路、１１〜１４・・・第１〜第４のスイッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直流電源により核融合炉内のプラズマ着火用の高
電圧を発生するオーミックヒーテングコイルの回路と並
列に、半導体変換器と転流キャパシターとエネルギー蓄
積コイルとからなるエネルギー転送回路を設けたことを
特徴とする核融合炉用電源装置。
（２）オーミックヒーテングコイルの極性切換を可能に
する切換用スイッチを、エネルギー転送回路とオーミッ
クヒーテングコイルとの間に設けたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の核融合炉用電源装置。