JPS63184298A - スフエロマツク同軸プラズマ銃 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野） この発明は、核融合研究において最近注目されているス
フェロマクというプラズマ配位を実現するためのスフエ
ロマク同軸プラズマ銃において、プラズマ銃出口部の磁
場分布を可変できるようにしたものに関し、安定したプ
ラズマを生成する磁場分布の最適値を得られるようにし
たものである。

〔従来の技術〕

スフエロマツクは一口で言うと、プラズマが自分自身の
内部電流によって作られた磁場の助けを借りて閉じ込め
られる配位である。外部トロイダル磁場が要らないため
にドーナッツ形のプラズマの中心軸にプラズマとトポロ
ジカルに交ｊｊｉ　７Ｉるコイルやブランケットを必要
としない。一方プラズマは１〜カマクのように閉じた磁
力線によって閉じ込められているので、この配位は１−
カマ９の長所（閉じた磁力線）と、ミラー型装置の長所
（簡易なブランケット）を兼ね備えているとち吉える。

スフェロマック同軸プラズマ銃はこのスフ１１］マク配
位を実現するもので、第２図に示Ｊ、ように、まずあら
かじめ先がそれぞれ磁化された同軸円柱電極１０．１２
の間に中性ガスを注入して、内側と外側の電１ｆｆｉ１
０．１２の間に電圧をかけ絶縁破壊によりプラズマ１４
を作る。するといわゆるトロイダル磁場が電極間に流れ
る電流によって作られ、またプラズマ１４も内側の電極
１０を内側にふくむトロイダル型となる（第２図（ａ）
）。次にプラズマはそのトロイダル磁場圧にＪ：り銃の
外側に向かって加速され、内側と外側の電極１０゜１２
を結ぶように内側のＩａ　ＪＵコイル１８と外側の磁場
コイル２０で形成されたボロイダル磁力線１６を引きの
ばしながらはじき出される。そして最Ｎｐにプラズマが
銃から離れる際、ボロイダル磁力線１６はト［１イダル
プラズマをかこんだ形で再結合（ｍａ（ｌｎｅｔｉｃ　
ｒｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　）　Ｌ、トロイダル磁場は
プラズマ１４中に残留され、いわゆるスフェロマク配位
が出来上る（第２図（ｂ））。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のスフェロマック同軸プラズマ銃は内部電極１０と
外部電極１２および内部磁場コイル１８と外部磁場コイ
ル２０の各相対位置が固定的であり、安定したプラズマ
を生成する磁場分布の最適（１「Ｉをｊｌｌることがで
きなかった。

この発明は、前記従来の技術における問題点を解決して
安定したプラズマを生成する磁場分布の最適１１ｒ１を
得ることができるスフェロマック同軸プラズマ銃を提供
しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段） この発明は、内部電極と外部電極および内部コイルと外
部コイルの各相対位置を軸方向に可変できるように構成
したことを特徴とするものである。

〔作　用〕

この発明の前記構成によれば、内部電極と外部電極ａ′
３よび内部磁場コイルと外部磁場の相対位置が略々一致
していれば、プラズマ銃出口部で放電電流と平行な磁場
成分が増えこの磁場を容易に引き込むことができる。

また、これらの相対位置をずらせば、プラズマ銃出口部
で放電電流と直角な磁場成分が増え、ＥＩ−レンツ力に
にリプラズマに回転が生じて、スフェロマック配位を安
定に保つことができる。したがって、ずらし徂を適宜設
定して、敢′ａｆ電流に対する磁場の平行成分と直交成
分の比率を調整することにより、安定したプラズマを生
成り−る磁場分布の最適値を作ることができる。

なお、以下の実施ヅ１では内部電極と外部電極を絶縁す
る電極絶縁体の厚みに変えることにより相対位１ｕの可
変を１１なっている。

〔実施例） この発明の１実施例を第１図に示す。

第１図において、スフエロマク配位を形成する真空容器
のフランジ２４には、フランジ絶縁体２６を介しで円１
ｎ状の外部電極２８が絶縁ボルト３０によって固定され
ている。外部電極２８の外周面にＣま、コイル絶縁体３
２を介して外部コイル３４が巻回されている。

外部電極２８の後※を部フランジ２８ａには、リング状
の電極絶縁体３６が絶縁ボルト３８によっ℃固定されて
いる。゛電極絶縁体３６の内周面には放電による高熱か
ら保護するためのホロンナイトライド等の電極絶縁体保
護板４８が取り付けられている。絶縁ボルト３８は、金
属性ボルトの外周面をポリイミド（カプトン）デープ等
の絶縁材で被覆したものである。

外部電極２８の内部空間に（、上内部電極４０が同軸上
に収容されている。内部電極４０の先端部には化１石保
護板４５が取り付１）られている。内部電？４ｉ４０内
にはスペーサ４２を介して円筒状の内部コイル４４が収
容されている。内部コイル４４のリード線５８は、内部
電極４０の後端部から引き出されている。

内部電極４０は後端部フランジ４０ａが絶縁ポル１へ４
６によって電極絶縁体３６に固定される。

これにより、外部電極２８と内部電極４０は電極絶縁体
３６によって絶縁される。

内部電極４０の内部後端部には電磁弁５０が収容され、
絶縁ボルト５２によって内部電極後端部フランジ／ｌＯ
ａに取り付けられている。ガス管５４からはプラズマ生
成用の中性ガスが注入され、電磁弁５０から矢印で示す
経路を通って内部電極４０と外部電極２８の間の空間５
６に供給される。

内部電極４０と外部電極２８との間に電圧を印加して放
電を生じさせると、注入されている中性ガスがプラズマ
化する。すると、いわゆるトロイダル磁場が電極４０．
２８間に流れる放電°心流６０によって作られ、また、
プラズマも内部電極４０を内側にふくむ１−ロクダル型
どなる。そして、プラズマはその］−ロイダル磁場圧に
より出口方向く右方向）に向かって加速され、内部コイ
ル４４と外部コイル３４によって内部電極４０と外部電
！ｆ＋　２８を結ぶように形成されたポロイダル磁力線
６２を引き伸ばしながらはじき出される。そして最後に
プラズマが銃から離れる際ボロイダル磁力線はトロイダ
ルプラズマをかこんだ形で再結合し、トロイダルＩ４磁
場はプラズマ２２中に残留されてスフ１０マク配位がで
きる上る。

第１図の構成では、内部電極４０と外部電極２８の先端
部の軸方向位置および内部コイル４４ど外部コイル３４
の軸方向位置がそれぞれ揃っている。このとき、第４図
に示すように、放電電流６０と平行な磁力線成分が大き
く、磁力線を容易にトラップすることができる。

一方、第１図の構成において電極絶縁体３６のＩ７さ゛
を変えて第３図のようにすると、内部電極４０が外部電
極２８に対して、また内部コイル４４が外部コイル３４
に対してそれぞれ左方向に後退する。このとき、第５図
に示すように、放電電流６０に対し、…力ｒＡ６２は直
交する成分が大きくなる。したがって、プラズマはロー
レンツ力によってこの銃の中心軸を中心どして回転する
。

したがって第１図の構成に比べると磁力線のトラップし
易さは減少するが、プラズマ２２の強い回転が得られる
ので、スフ１０マク配位を安定に保つことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、内部電極と外
部電極および内部コイルを外部コイルの各相対位置を軸
方向に可変できるようにしたので内部゛電極と外部電極
のすらしｆａｔを適宜設定して、放電電流に対する１４
ｉ場の平行成分と直交成分の比率を調整することにより
、安定したプラズマを生成する磁場分布の最適値を作る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示を断面図である。 第２図は、スフェロマク同軸プラズマ銃の原理を説明す
る図である。 第３図は、第１図のプラズマ銃において電極絶縁体３６
の厚みを変えた場合の構成を示す断面図である。 第４図は、第１図の構成における放電電流と磁力線の位
置関係を示す図である。 第５図は、第３図の構成における放電電流と磁力線の位
置関係を示す図である。 ２８・・・外部電極、４０・・・内部電極、３４・・・
外部コイル、４４・・・内部コイル。 出願人　　石川島播磨重工業株式会社 ２８　夕Ｆｙ臣ｔ＆ν 第４図 第５図 ４藉活点 中 心 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部電極と外部電極および内部コイルと外部コイルの各
   相対位置を軸方向に可変できるように構成したことを特
   徴とするスフェロマック同軸プラズマ銃。