JPS63184089A

JPS63184089A - トカマク型核融合装置

Info

Publication number: JPS63184089A
Application number: JP62015254A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Kitamura; 喜多村　和憲
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-01-27
Filing date: 1987-01-27
Publication date: 1988-07-29

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、トカマク型核融合装置に係り、特にその超電
導トロイダルコイル向心力支持用として装置中心に設置
される中心柱に関するものである。

（従来の技術）核融合装置におけるトロイダルコイルはプラズマ閉じ込
めのため、トロイダル磁場を発生させるが、それに伴な
いトロイダルコイルには電磁力が生ずる。

第３図と第４図にトロイダルコイル■への電磁力作用を
模式的に示す、電磁力は拡張力■と呼ばれ、トロイダル
コイル■を外側へ拡げようとする力で、その半径方向分
力がいわゆる向心力■と呼ばれる。向心力■はトロイダ
ルコイル（ト）を装置中心へ押し付ける方向に作用する
。

この向心力■は装置の中心に設置された中心柱に）で支
持される。■は真空容器を示す。又、プラズマ閉じ込め
には、ポロイダルコイル０の通電によって発生するポロ
イダル磁界が必要である。このときトロイダルコイル電
流とポロイダル磁界との相互作用によって、トロイダル
コイル■がトーラス方向■へ倒される転倒力■が生じる
。比較的小型の装置では転倒力■も小さいので、トロイ
ダルコイル■自身で支持出来るが、装置が大型になると
トロイダルコイル自身の支持のみでは不十分である。こ
のため、トロイダルコイル■を互いに外側でトーラス方
向（９ａ）に連結するコイル間支持構造物（ハ）を配し
、トロイダルコイル全体のトーラス方向剛性を高め、こ
れによって転倒力■を支持する方式が採用される。

装置が大型になると、コイルには、電源容量の観点から
超電導コイルが採用され、したがって、運転時にはトロ
イダルコイルは４．２Ｋに冷凍されるので、トーラス全
体としてトロイダルコイルは装置半径方向（９ｂ）に収
縮する。又、コイル冷凍時に中心柱（イ）も４．２Ｋに
冷やされるため半径方向に収縮する。

第５図と第６図に従来の中心柱（４ａ）と超電導トロイ
ダルコイル間の構成図を示す。従来装置では一般に中心
柱０．トロイダルコイル支持枠（１ｂ）およびコイル間
支持構造物■とも材料は非磁性ステンレス鋼が使用され
る。このため、常温組立時から４．２に冷凍時までの中
心柱に）およびトロイダルコイル■の装置半径方向（９
ｂ）の熱収縮量は同じである。トロイダルコイル■はト
ーラス方向（９ａ）に非磁性ステンレス鋼製のコイル間
支持構造物で一体に接続されるため、トロイダルコイル
の装置半径方向の熱収縮量はコイル間支持構造物（８）
の材料の線膨張係数で決まる。

（発明が解決しようとする問題点）トロイダルコイル向心力■は中心柱に）で支持するため
、中心柱（イ）とトロイダルコイル支持枠（１ｂ）間の
接触面はギャップが生じないよう精度良く組立てなけれ
ばならない、第３図の従来の装置では、両部会の材料が
同じであるため、常温での組立時′において、両部材間
の接触面（１０）に組立誤差によるギャップ（１１）が
生じると、コイル冷凍後の運転時においてもギャップは
残ってしまう、このような状態で運転すると、トロイダ
ルコイルはギヤツブ分だけ支持なし条件で変形してしま
い、コイルの構造、強度上大きな問題となる。又１組立
時にギャップをなくすよう両部材を精度良くセツティン
グすることは、組立工数が大幅に増え、装置組立コスト
の上昇につながるという問題がある。

本発明は、超電導コイルのトカマク型核融合装置中心柱
構造において、中心柱およびトロイダルコイル間の接触
面が精度良く組立てられる中心柱構造を提供することを
目的とする。

〔発明の構成〕　、（問題点を解決するための手段）本発明においては、超電導トロイダルコイル支持枠、コ
イル間支持構造の材料よりも、線膨張率の低い材料で中
心柱を構成する。

（作　用）このように構成されたものにおいては、装置冷凍時の両
部材の接触面での装置半径方向熱収縮量は、線膨張係数
の差により中心柱よりも、外側のトロイダルコイルの方
が大きくなり、両部材は冷しぼめとなって密着する。

（実施例）以下に本発明の核融合装置の実施例を第１図と第２図に
より説明する。

第１図は本実施例の核融合装置の構造を示す。

中心柱（４ｂ）　、超電導トロイダルコイルωの構造は
従来と同じであるが、中心柱構造材料に、トロイダルコ
イル支持枠およびコイル間支持構造物の構成材料（非磁
性ステンレス鋼など）よりも線膨張係数の低い例えば繊
維強化複合金属材料を用いる。

このように構成されたものにおいては、装置冷凍時（４
，２Ｋ）の中心柱（４ｂ）とトロイダルコイル支持枠（
１ｂ）の接触面（１０）での装置半径方向（９ｂ）の熱
収縮量は中心柱よりも外側のトロイダルコイルの方が大
きくなる。これは、両部材間の線膨張係数の差によるも
ので、両部材は接触面（１０）において冷しぼめとなり
密着する。

又、常温組立時に両部材間に組立誤差によるギャップが
生じても両部材の熱収縮差によって吸収され、両部材は
密着し、所定の初期整列、初期面圧を得ることができる
。

本実施例の構成によって、トロイダルコイル冷凍時には
、常温からの熱収縮量はトロイダルコイルの収縮量より
、中心柱収縮量の方が少ないため、両部材は十分に接触
し、いわゆる冷しばめの効果でコイルは中心柱に押し付
けられる。従って、両部材間にギャップは生ぜず、向心
力に対して十分支持出来る。

又、常温組立時の両部材のセツティングは両部材の接触
面の平行度を重視して組立てを行ない、平行面の接触度
、即ち、誤差ギャップは荒い精度でよい。このため、従
来の組立における両部材間の高精度平行度、誤差ギャッ
プ管理よりも組立工数は大幅に減少し、装置組立コスト
を抑えることが出来る。

〔発明の効果〕

、°　本発明によれば、中心柱とトロイダルコイルとが
密着し、安定性の高いトカマク型核融合装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のトカマク型核融合装置の縦断
面図、第２図は第１図の■部拡大図、第３図は本発明の
詳細な説明する平面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線
に沿う横断面図、第５図は従来のトカマク型核融合装置
の縦断面図、第６図は第５図の■部拡大図である。１・・・トロイダルコイル１ａ・・・トロイダルコイル支持枠１ｂ・・・トロイダルコイル巻線部２・・・拡張力　　　　　３・・・向心力４・・・中心
柱４ａ・・・非磁性ステンレス鋼製中心柱４ｂ・・・低線
膨張率材料製中心柱５・・・真空容器　　　　６・・・ポロイダルコイル７
・・・転倒力　　　　６・・・コイル間支持構造物９ａ
・・・トーラス方向　　９ｂ・・・装置半径方向１０・
・・中心柱とトロイダルコイルの接触面１１・・・中心
柱とトロイダルコイル間のギャップ代理人　弁理士　則
　近　憲　佑同　　三俣弘文第１図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超電導トロイダルコイルの支持枠材料およびコイ
ル間支持構造物材料よりも線膨張係数の小さい材料で中
心柱を構成したことを特徴とするトカマク型核融合装置
。
（２）中心柱の材料は繊維強化金属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
。