JPS637638B2 - - Google Patents

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JPS637638B2
JPS637638B2 JP56116433A JP11643381A JPS637638B2 JP S637638 B2 JPS637638 B2 JP S637638B2 JP 56116433 A JP56116433 A JP 56116433A JP 11643381 A JP11643381 A JP 11643381A JP S637638 B2 JPS637638 B2 JP S637638B2
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JP
Japan
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plasma
coil
current
coils
circuit
Prior art date
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JP56116433A
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English (en)
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JPS5818188A (ja
Inventor
Kohei Yabuno
Yoshimi Sakurai
Masayuki Furuyama
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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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

  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Discharge Heating (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は核融合装置に係り、特に、プラズマ電
流制御方法及び装置に関する。
一般にトカマク型核融合装置の本体は第1図の
如き構成を有している。すなわち、1はプラズマ
断面を示し、真空容器2の内側に形成される。ト
ロイダルコイル3が真空容器2の外側に設けられ
ており、その外側にポロイダル磁場コイル4,
5,6,7,8,9が設けられている。このポロ
イダル磁場コイルは通常、変流器コイル、垂直磁
場コイル、四重極磁場コイル、磁気リミタコイ
ル、水平磁場コイルなどから構成される。この内
変流器コイルは、誘導電圧によるプラズマの発
生、プラズマ電流の立上げ、プラズマ電流の維持
などの機能をもつたコイルで、その他のコイルは
プラズマの平衡を保つ機能を有するコイルであ
る。つまり、プラズマの水平方向、垂直方向、プ
ラズマ断面形状等の制御あるいはプラズマ中の不
純物を制御するコイルで、それぞれのコイルが、
そのコイル固有の制御を行なうようになつてい
る。
一方、核融合装置は次第に大型化する傾向にあ
り、蓄積されたエネルギーを如何に効果的に使つ
て核融合反応を起させるかが重要な課題になつて
いる。そのため、従来の機能的コイルによるコイ
ルの構成から、各コイルに従来のいくつかの機能
をもたせる多機能的コイルによるコイルの構成が
考えられている。これを通常ハイブリツド方式と
呼んでいる。
第2図は従来のプラズマ電流制御装置である。
すなわち、コイル10,11,12,13,14
の電流を制御する電源として各コイルに直列に電
源25,26,27,28,29,30,31,
32,33,34が接続されている。最初直流し
や断器20,21,22,23,24を投入し、
各コイルの電源によつてコイルを励磁しておく。
プラズマを発生させるためには各コイル電流を直
流しや断器20,21,22,23,24によつ
てしや断器すると、各コイル電流は時定数調整抵
抗15,16,17,18,19に転流し各コイ
ル端子間に高電圧を発生する。各コイル10,1
1,12,13,14とプラズマ回路35とは電
磁結合38しているので、プラズマ回路35に電
圧が誘起され放電が起る。プラズマ回路35はト
カマク型核融合装置では円環状の真空容器内に形
成されるため、等価回路として第2図に示すよう
な、インダクタンス36、プラズマ抵抗37より
構成される回路となる。このようにして、プラズ
マ回路35にプラズマ電流が流れはじまると第3
図に示すようにプラズマ電流は次第に上昇し、時
間t1においてプラズマ電流を一定に維持する制御
が始まる。この第3図a,b,c,d,eは、第
2図の各回路のコイル10,11,12,13,
14のコイル電流に対応している。これを時間t2
まで行ない、その後時間t3までの間にプラズマ電
流を下げる制御を行なう。
このような動作を行なうにあたつて、第2図に
示す各コイルに流れる電流によつてプラズマ電流
の制御とプラズマの平衡すなわちプラズマ水平方
向位置、垂直方向位置、プラズマ断面形状などの
制御を同時に行なう。これらの制御を行なうの
が、各コイルに設けられた電源である。
このように各コイルの電流波形は、プラズマ電
流の立上げ、同電流の制御、プラズマ平衡制御な
どを同時に行なうため、複雑になり、電源には従
来以上の高度の制御技術が要求される。このた
め、核融合装置全体のシステムを見た場合、電源
が不経済になることが考えられる。
第4図はコイルにハイブリツドの機能をもたせ
た他の従来例である。すなわち、ハイブリツド機
能をもつたコイル50,51,52,53,5
4,55をそれぞれ直列に接続し、スイツチ74
を介して閉ループを構成している。各コイル5
0,51,52,53,54,55には、第2図
に示されるようなプラズマ電流の立上げ、同電流
の制御、プラズマ制御を行なう電源62,63,
64,65,66,67,68,69,70,7
1,72,73が接続されている。また、プラズ
マを最初発生させる時に高電圧を発生させるため
に時定数調整抵抗56,57,58,59,6
0,61が各コイル50,51,52,53,5
4,55に並列に接続されている。
なお、プラズマ発生からプラズマ電流の立上
げ、プラズマ電流の維持、プラズマ電流の停止ま
での制御は、第2図図示の場合と同じである。
第5図にはさらに異なる従来例が示されてい
る。第5図の回路は、コイルを並列に接続する方
式である第4図の方式がプラズマ発生時の高電圧
発生方式が各コイル独立し行なうのに対し、第5
図の方式では、時定数調整抵抗80に各コイル電
流を流し発生する電圧が同時に各コイルに印加で
きる特色をもつている。
各コイルに直列に接続した各電源によつて共通
の直流しや断器81にコイル電流を流しておき、
直流しや断器81によつて電流しや断を行なう
と、コイル電流は時定数調整抵抗80に流れ、流
れる電流と抵抗値の大きさによつて高電圧が発生
する。
この方式も、第2図、第4図の方式と同様に、
各コイルにプラズマ電流の立上げ、同電流の維
持、プラズマ平衡等の制御を行なう電流を流すた
め第3図に示すような複雑な電流波形となり、電
源の制御、経済性の面で大きな問題を生ずる。
このように、従来のハイブリツト方式にあつて
は、設置されるコイルのすべてにハイブリツド機
能をもたせる方式であるため、電源が従来の独立
方式に比べ、大容量化し、不経済になると同時
に、ハイブリツド機能を満足させるための制御方
式も複雑になるという欠点を有していた。
本発明の目的は、電源制御を容易にすることの
できる核融合装置のプラズマ電流制御方法及び装
置を提供することにある。
本発明は、ポロイダル磁場コイルの内の変流器
コイルに正(又は負)側から零点を通つて負(又
は正)側に変化する電流を供給すると共に、変流
器コイル以外のポロイダル磁場コイルを2群に分
け、一方には正側電流のみを、他方には負側電流
のみを供給することによりプラズマ電流の平衡を
保ち所定値に制御することにより容易に制御でき
るようにしようというものである。
また、本発明は、ポロイダルコイルに例えば正
(又は負)側から零点を通つて負(又は正)側に
変化する電流を供給する変換器2台より構成した
電源よりなる双方向に電流を供給する手段と直列
に接続され、プラズマ回路と電磁結合をして発生
する誘導電圧によりプラズマ発生・立上げ・維持
の機能を有する変流器コイルと、一方向のみの電
流を流す変換器を各コイルに直列に接続しプラズ
マ回路と電磁結合をしてプラズマの平衡を保つ複
数のコイルとによつて構成することにより容易に
制御できるようにしようというものである。
以下、本発明の実施例について説明する。
第6図には、本発明の一実施例が示されてい
る。
図中回路100は、プラズマ発生、プラズマ電
流の立上げ、プラズマ電流の維持制御を行なう専
用回路であり、回路35が、プラズマを電気回路
で表示した回路であり、回路200が、プラズマ
平衡制御を行なうハイブリツドコイルの構成を示
す回路である。
図において、コイル101の一端には電源10
2,103が接続されている。また、コイル10
1の他端には時定数調整抵抗104と直流しや断
器105が接続されている。この時定数調整抵抗
104の他端と直流しや断器105の他端は電源
102,103の他端が接続されている。このコ
イル101は、プラズマ回路35とは電磁結合3
8されている。
また、このプラズマ回路35と電磁結合38さ
れるコイル201,202,203,204,2
05がそれぞれ並列に接続されている。このコイ
ル201,202,203,204,205は、
プラズマの平衡を保つためのものであり、コイル
201には一方向の電流のみを流す変換器206
が、また、コイル202には変換器207が、コ
イル203には変換器208が、コイル204に
は変換器209が、コイル205には変換器21
0がそれぞれ接続されている。このコイル20
1,202,203,204,205の他端と変
換器206,207,208,209,210の
他端とは直流しや断器211を介して接続されて
いる。
このように構成されるものであるから、コイル
101には、最初電源102または103より、
直流しや断器105を通して励磁しておき、直流
しや断器105によつて直流電流をしや断すると
コイル101の電流は時定数調整抵抗104に転
流し、コイル101の端子間に高電圧を発生す
る。コイル101とプラズマ回路35とは電磁結
合しているため、プラズマ回路35に電圧が誘起
されプラズマ電流が流れ始まる。この状態が第7
図に示されている。コイル101の電流波形は第
7図aに、コイル201に流れる電流波形は第7
図bに、コイル202に流れる電流波形は第7図
cに、コイル203に流れる電流波形は第7図d
に、コイル204に流れる電流波形は第7図e
に、コイル205に流れる電流波形は第7図fに
それぞれ示されている。このコイル201,20
2,203,204,205に流れる電流は循環
電流制御を行なわないため、第7図b,c,d,
e,fに示す如く、零電位をよ切ることがない。
その際のプラズマ電流波形は第7図Hの如く制御
される。すなわち、第7図Hの如くプラズマ電流
を制御するため前記コイル201,202,20
3,204,205の5つのコイルの電流が必要
に応じて変化させることとなる。
したがつて、本実施例によれば、ハイブリツド
方式のポロイダル磁場コイルの電源において、プ
ラズマ電流の立上げと維持のための機能をもつコ
イル電源を独立させることにより、ハイブリツド
方式の電源の信頼性を高めることができる。
また、本実施例によれば、プラズマを発生させ
る時の真空容器内の不整磁場を低減させる機能を
もたすことができ、コイルのハイブリツド化によ
つて、その機能は更に高くなる。
第8図には、本発明の別な実施例が示されてい
る。
本実施例が、第6図図示実施例と異なる点は、
コイル201,202,203に流れる電流方向
と逆の電流を流す電源209,210とを独立に
設け、スイツチ301,302,303,304
を設け、直流しや断器211とコイル204とは
スイツチ501を介して接続されている。このよ
うに構成することにより回路100,300,4
00,500が互いに独立することになる。ま
た、スイツチ301,302,303,304,
501を設けることにより電源209によつてコ
イル203の電流を反転することができる。ま
た、電流反転後、再び電源208の極性を切換え
コイル電流の制御が可能となる。
したがつて、本実施例によれば、ハイブリツド
方式のコイルの一部を独立した回路で構成し、そ
の電源を使つて循環電流の制御と同じ動作を行な
うことができる。
以上説明したように、本発明によれば、プラズ
マ電流を制御するための各種コイルに供給する電
流の制御を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はトカマク型核融合装置の本体断面図、
第2図は従来のハイブリツド方式の電源回路図、
第3図は第2図図示従来例の各コイルに流れる電
流波形図、第4図は従来のコイル直列のハイブリ
ツド方式の電源回路図、第5図は従来のコイル並
列のハイブリツド方式の電源回路図、第6図は本
発明の実施例を示す回路図、第7図は第6図図示
各コイルに流れる電流波形図、第8図は本発明の
他の実施例を示す回路図である。 35…プラズマ回路、36…プラズマコイル、
101,201,202,203,204,20
5…コイル、102,103,206,207,
208,209,210…電源、105,211
…直流しや断器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 真空容器の外側にトロイダルコイルを設け、
    該トロイダルコイルの外側にポロイダル磁場コイ
    ルを形成し前記真空容器内においてプラズマを発
    生させるトカマク型核融合装置のプラズマ電流制
    御方法において、上記ポロイダル磁場コイルの内
    の変流器コイルにその符号が零点を通つて反対符
    号に変化する電流を供給すると共に、変流器コイ
    ル以外のポロイダル磁場コイルを2群に分け、一
    方には正側電流のみを、他方には負側電流のみを
    供給することによりプラズマ電流の平衡を保ち所
    定値に制御するようにしたことを特徴とする核融
    合装置のプラズマ電流制御方法。 2 真空容器の外側にトロイダルコイルを設け、
    該トロイダルコイルの外側にポロイダル磁場コイ
    ルを形成し前記真空容器内においてプラズマを発
    生させるトカマク型核融合装置のプラズマ電流制
    御方法において、上記ポロイダルコイルを双方向
    に電流を供給する手段と直列に接続されプラズマ
    回路と電磁結合をして発生する誘導電圧によりプ
    ラズマの発生・立上げ・維持の機能を有する変流
    器コイルと、一方向のみの電流を流す変換器を各
    コイルに直列に接続し、プラズマ回路と電磁結合
    をしてプラズマの平衡を保つ複数のコイルとによ
    つて構成したことを特徴とする核融合装置のプラ
    ズマ電流制御装置。
JP56116433A 1981-07-27 1981-07-27 核融合装置のプラズマ電流制御方法及び装置 Granted JPS5818188A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6248465A (ja) * 1985-08-27 1987-03-03 Nisshin Daiyamondo Kk 金属材料切断用カツテイングホイ−ル

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JPS5818188A (ja) 1983-02-02

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