JPS639631B2 - - Google Patents
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- JPS639631B2 JPS639631B2 JP55152038A JP15203880A JPS639631B2 JP S639631 B2 JPS639631 B2 JP S639631B2 JP 55152038 A JP55152038 A JP 55152038A JP 15203880 A JP15203880 A JP 15203880A JP S639631 B2 JPS639631 B2 JP S639631B2
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- Japan
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- current transformer
- magnetic field
- coil
- plasma
- toroidal
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- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 11
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、磁場によりプラズマを閉じ込めてエ
ネルギーを取出すトーラス型核融合装置に係り、
特に、その変流器コイル用電源の改良に関するも
のである。
ネルギーを取出すトーラス型核融合装置に係り、
特に、その変流器コイル用電源の改良に関するも
のである。
トーラス型核融合装置としては、次の２種類が
知られている。第１は、第１図ａに示すように、
プラズマ１を発生させて閉じ込めるトーラス型真
空容器２の外周に、トロイダル方向の一様の磁場
を発生させる複数個のトロイダル磁場用コイル４
を放射状に巻回し、このトロイダル磁場用コイル
４の内側でトーラス型真空容器２とトロイダル磁
場用コイル４との間の空間に、ポロイダル方向の
磁場を発生させる変流器コイル３を配置したもの
である。また、第２は、トーラス型真空容器２お
よびトロイダル磁場用コイル４が前記装置と同一
配置で、変流器コイル３をトロイダル磁場用コイ
ル４の外側に配置したものである。
知られている。第１は、第１図ａに示すように、
プラズマ１を発生させて閉じ込めるトーラス型真
空容器２の外周に、トロイダル方向の一様の磁場
を発生させる複数個のトロイダル磁場用コイル４
を放射状に巻回し、このトロイダル磁場用コイル
４の内側でトーラス型真空容器２とトロイダル磁
場用コイル４との間の空間に、ポロイダル方向の
磁場を発生させる変流器コイル３を配置したもの
である。また、第２は、トーラス型真空容器２お
よびトロイダル磁場用コイル４が前記装置と同一
配置で、変流器コイル３をトロイダル磁場用コイ
ル４の外側に配置したものである。
変流器コイル３の配置は、プラズマ１と変流器
コイル３との電磁結合の強さや、変流器コイル３
の電流を時間変化させる電流遮断器（図示せず）
の遮断容量や、変流器コイルの製作性等を考慮し
て決定される。
コイル３との電磁結合の強さや、変流器コイル３
の電流を時間変化させる電流遮断器（図示せず）
の遮断容量や、変流器コイルの製作性等を考慮し
て決定される。
トーラス型核融合装置においては、第２図に示
すように、変流器コイル３に流れる電流を立上が
らせてトーラス中心部に発生したボロイダル方向
の磁場BZを時間変化させ、電磁融導によりプラ
ズマ電流IPを発生させる。このプラズマ電流によ
り発生するポロイダル方向の磁場とトロイダル磁
場用コイル４により発生するトロイダル方向の磁
場とを合成し、旋形磁力線を生じさせ、この旋形
磁力線で高温高密度のプラズマを閉じ込める。
すように、変流器コイル３に流れる電流を立上が
らせてトーラス中心部に発生したボロイダル方向
の磁場BZを時間変化させ、電磁融導によりプラ
ズマ電流IPを発生させる。このプラズマ電流によ
り発生するポロイダル方向の磁場とトロイダル磁
場用コイル４により発生するトロイダル方向の磁
場とを合成し、旋形磁力線を生じさせ、この旋形
磁力線で高温高密度のプラズマを閉じ込める。
通常のプラズマ電流IPの時間変化を第３図に示
す。プラズマ電流IPの立上げは、変流器コイル３
の電流を遮断し磁束を時間的に急変させてなさ
れ、立上げ後はプラズマ電流のジユール損失を補
うように、変流器コイル３でポロイダル方向の磁
場を発生させプラズマ電流を維持する。
す。プラズマ電流IPの立上げは、変流器コイル３
の電流を遮断し磁束を時間的に急変させてなさ
れ、立上げ後はプラズマ電流のジユール損失を補
うように、変流器コイル３でポロイダル方向の磁
場を発生させプラズマ電流を維持する。
ここで、プラズマ電流と変流器コイル３との電
磁結合の強さを考えると、変流器コイル３をトロ
イダル磁場用コイル４の内側の空間に配置する方
が、プラズマ電流と変流器コイル３との距離が短
くなり、電磁結合が強くなる。プラズマ電流を立
上げるに必要な変流器コイル３の磁束変化量は、
プラズマ電流を一定とすれば電磁結合の強さにほ
ぼ反比例する。また、プラズマ閉じ込め特性との
関連上、トーラス主半径Ｒとトーラス副半径ａと
の比で表わされるアスペクト比Ｒ／ａが定まり、
プラズマを安定化させるトロイダル磁場用コイル
４の配置および起磁力が定まる。
磁結合の強さを考えると、変流器コイル３をトロ
イダル磁場用コイル４の内側の空間に配置する方
が、プラズマ電流と変流器コイル３との距離が短
くなり、電磁結合が強くなる。プラズマ電流を立
上げるに必要な変流器コイル３の磁束変化量は、
プラズマ電流を一定とすれば電磁結合の強さにほ
ぼ反比例する。また、プラズマ閉じ込め特性との
関連上、トーラス主半径Ｒとトーラス副半径ａと
の比で表わされるアスペクト比Ｒ／ａが定まり、
プラズマを安定化させるトロイダル磁場用コイル
４の配置および起磁力が定まる。
従つて、第４図ａ、（第１図ａ）に示すように、
トロイダル磁場用コイル４とトーラス型真空容器
２との間の空間に、変流器コイル３を配置する
と、トーラス型真空容器２とトロイダル磁場用コ
イル４との距離が大きくなり、広い空間にわたつ
て強力なトロイダル方向の磁場を発生させなけれ
ばならないので、トロイダル磁場用コイル４の励
磁電源の起電力を大きくしなければならない問題
がある。また、上記と逆に、第４図ｂ（第１図ｂ
に示すように、トロイダル磁場用コイル４をトー
ラス型真空容器２に近接させトロイダル磁場用コ
イル４の外側の空間を広くし、この空間に変流器
コイル３を配置すると、トロイダル磁場用コイル
４の励磁電源の起電力が小さくて済むとともに、
変流器コイル３の製作が容易となるが、上記場合
とは逆に、変流器コイル３の電流遮断器の遮断容
量を大きくしなければならないという問題があ
る。
トロイダル磁場用コイル４とトーラス型真空容器
２との間の空間に、変流器コイル３を配置する
と、トーラス型真空容器２とトロイダル磁場用コ
イル４との距離が大きくなり、広い空間にわたつ
て強力なトロイダル方向の磁場を発生させなけれ
ばならないので、トロイダル磁場用コイル４の励
磁電源の起電力を大きくしなければならない問題
がある。また、上記と逆に、第４図ｂ（第１図ｂ
に示すように、トロイダル磁場用コイル４をトー
ラス型真空容器２に近接させトロイダル磁場用コ
イル４の外側の空間を広くし、この空間に変流器
コイル３を配置すると、トロイダル磁場用コイル
４の励磁電源の起電力が小さくて済むとともに、
変流器コイル３の製作が容易となるが、上記場合
とは逆に、変流器コイル３の電流遮断器の遮断容
量を大きくしなければならないという問題があ
る。
そこで、トロイダル磁場用コイル４の励磁電源
の起電力を大きくせずしかも変流器コイル３の製
作および組立を容易にするために、変流器コイル
３をトロイダル磁場用コイル４とトーラス型真空
容器２との間の空間およびトロイダル磁場用コイ
ル４の外側の空間に分割して配置する方式が提案
されている。
の起電力を大きくせずしかも変流器コイル３の製
作および組立を容易にするために、変流器コイル
３をトロイダル磁場用コイル４とトーラス型真空
容器２との間の空間およびトロイダル磁場用コイ
ル４の外側の空間に分割して配置する方式が提案
されている。
ところが、変流器コイル３を内外の二群に分割
しても、電源はこれら二群に共通であるので、電
流遮断器の遮断容量の問題は依然として残つてい
る。
しても、電源はこれら二群に共通であるので、電
流遮断器の遮断容量の問題は依然として残つてい
る。
この遮断容量の問題を解決するには、各変流器
コイル毎に電源を分割してしまうことが考えられ
る。このように各変流器コイル毎に電源を分割す
ると、もれ磁場が増大する。この磁場がプラズマ
中にもれると、プラズマに悪影響を与え、最悪の
ときはプラズマが発生しないこともあるから、変
流器コイルの配置位置は極めて微妙な調整を要
し、実用化が困難である。
コイル毎に電源を分割してしまうことが考えられ
る。このように各変流器コイル毎に電源を分割す
ると、もれ磁場が増大する。この磁場がプラズマ
中にもれると、プラズマに悪影響を与え、最悪の
ときはプラズマが発生しないこともあるから、変
流器コイルの配置位置は極めて微妙な調整を要
し、実用化が困難である。
本発明の目的は、変流器コイルをトロイダル磁
場用コイルの内外に分割して配置するとともに、
励磁用電流立上げ時に用いる電流遮断器の遮断容
量を小さくしたトーラス型核融合装置を提供する
ことである。
場用コイルの内外に分割して配置するとともに、
励磁用電流立上げ時に用いる電流遮断器の遮断容
量を小さくしたトーラス型核融合装置を提供する
ことである。
本発明は、上記目的を達成するために、変流器
コイル用電源を、トロイダル磁場用コイルの内外
に分割設置された二群の変流器コイルの各群に対
応する２つの励磁用電源で構成したトーラス型核
融合装置を提案するものである。
コイル用電源を、トロイダル磁場用コイルの内外
に分割設置された二群の変流器コイルの各群に対
応する２つの励磁用電源で構成したトーラス型核
融合装置を提案するものである。
既に述べたように、プラズマ発生時には大磁束
変化が必要であり、プラズマ維持時には小磁束変
化で済む。
変化が必要であり、プラズマ維持時には小磁束変
化で済む。
そこで、本発明では、プラズマと二群に分割さ
れた変流器コイルとの電磁結合の強さを考慮し、
プラズマ発生時に必要な大磁束変化は、プラズマ
との電磁結合の強い内側の変流器コイルで発生さ
せ、プラズマ維持に必要な小磁束変化は、プラズ
マとの電磁結合の比較的弱い外側の変流器コイル
で発生させるようにしてある。
れた変流器コイルとの電磁結合の強さを考慮し、
プラズマ発生時に必要な大磁束変化は、プラズマ
との電磁結合の強い内側の変流器コイルで発生さ
せ、プラズマ維持に必要な小磁束変化は、プラズ
マとの電磁結合の比較的弱い外側の変流器コイル
で発生させるようにしてある。
このようにすると、プラズマ発生時に作動させ
る電流遮断器の遮断容量を減すことができる。な
お、外側の変流器コイルの磁束変化が時間的にゆ
つくりしているので、外側の変流器コイル用励磁
電源は、遮断器のない一般的な直流電源でも良
い。
る電流遮断器の遮断容量を減すことができる。な
お、外側の変流器コイルの磁束変化が時間的にゆ
つくりしているので、外側の変流器コイル用励磁
電源は、遮断器のない一般的な直流電源でも良
い。
次に、第５図を参照して本発明の一実施例を詳
細に説明する。第５図ａに示すように、プラズマ
１を発生させて閉じ込めるためのトーラス型真空
容器２の外周には、トロイダル磁場用コイル４が
複数個放射状に巻回されている。このトロイダル
磁場用コイル４とトーラス型真空容器２との間の
空間には、ポロイダル方向の磁場を発生させる内
側変流器コイル６が、トロイダル方向に複数個巻
回されている。また、トロイダル磁場用コイル４
の外側の空間には、ポロイダル方向の磁場を発生
させる外側変流器コイル７が複数個トロイダル方
向に巻回されている。第１および第２の変流器コ
イル６，７には、第５図ｂに示すように、それぞ
れ別の励磁電源が接続される。
細に説明する。第５図ａに示すように、プラズマ
１を発生させて閉じ込めるためのトーラス型真空
容器２の外周には、トロイダル磁場用コイル４が
複数個放射状に巻回されている。このトロイダル
磁場用コイル４とトーラス型真空容器２との間の
空間には、ポロイダル方向の磁場を発生させる内
側変流器コイル６が、トロイダル方向に複数個巻
回されている。また、トロイダル磁場用コイル４
の外側の空間には、ポロイダル方向の磁場を発生
させる外側変流器コイル７が複数個トロイダル方
向に巻回されている。第１および第２の変流器コ
イル６，７には、第５図ｂに示すように、それぞ
れ別の励磁電源が接続される。
内側変流器コイル６はポロイダル方向の磁場
BZ1を発生し、外側変流器コイルは同方向の磁場
BZ2を発生する。
BZ1を発生し、外側変流器コイルは同方向の磁場
BZ2を発生する。
磁場BZ1およびBZ2を発生させる際に、プラズ
マ電流IPを立上げるのに必要な磁束の変化は、主
として、プラズマ電流IPと電磁結合の強い内側変
流器コイルの電流変化により発生させ、プラズマ
電流立上げ後のプラズマ電流の維持に必要な磁束
の変化は、主として、プラズマ電流IPと電磁結合
の弱い外側変流器コイル７により発生させる。
マ電流IPを立上げるのに必要な磁束の変化は、主
として、プラズマ電流IPと電磁結合の強い内側変
流器コイルの電流変化により発生させ、プラズマ
電流立上げ後のプラズマ電流の維持に必要な磁束
の変化は、主として、プラズマ電流IPと電磁結合
の弱い外側変流器コイル７により発生させる。
ここで、内外それぞれの変流器コイル６，７が
作る磁束Φは、それぞれのコイルの半径をＲ（内
側），Ｒ（外側）とすると、 Φ（内側）∝π｛Ｒ（内側｝2 Φ（外側）∝π｛Ｒ（外側｝2 となる。核融合装置中心から測つた場合、Ｒ（内
側）がＲ（外側）より大きいので、内側変流器コ
イルの作る磁束が外側変流器コイルの作る磁束よ
り大きくなる。従つて、プラズマ電流IPを立上げ
るには、内側変流器コイルを用いる方が有利であ
る。
作る磁束Φは、それぞれのコイルの半径をＲ（内
側），Ｒ（外側）とすると、 Φ（内側）∝π｛Ｒ（内側｝2 Φ（外側）∝π｛Ｒ（外側｝2 となる。核融合装置中心から測つた場合、Ｒ（内
側）がＲ（外側）より大きいので、内側変流器コ
イルの作る磁束が外側変流器コイルの作る磁束よ
り大きくなる。従つて、プラズマ電流IPを立上げ
るには、内側変流器コイルを用いる方が有利であ
る。
第６図に、プラズマ電流IPの強さに対応する磁
場BZ1およびBZ2の強さの関係を示す。
場BZ1およびBZ2の強さの関係を示す。
本実施例によれば、プラズマ電流の立上げは、
プラズマ電流と電磁結合の強い内側変流器コイル
で行うから、内側変流器コイルの電流遮断器の遮
断容量は小さくて良い。一方、プラズマ維持時間
における変流器磁束の変化は、外側変流器コイル
の電流変化により生じさせるので、内側変流器コ
イルの起磁力を減ずることが可能である。このた
め、内側変流器コイルのコイルターン数を減らす
ことができ、内側変流器コイルの製作および組立
が容易となる。副次的に、トロイダル磁場用コイ
ルの半径もそれほど大きくならず、トロイダル磁
場用コイルの励磁電源の起電力も大きくしないで
済む。
プラズマ電流と電磁結合の強い内側変流器コイル
で行うから、内側変流器コイルの電流遮断器の遮
断容量は小さくて良い。一方、プラズマ維持時間
における変流器磁束の変化は、外側変流器コイル
の電流変化により生じさせるので、内側変流器コ
イルの起磁力を減ずることが可能である。このた
め、内側変流器コイルのコイルターン数を減らす
ことができ、内側変流器コイルの製作および組立
が容易となる。副次的に、トロイダル磁場用コイ
ルの半径もそれほど大きくならず、トロイダル磁
場用コイルの励磁電源の起電力も大きくしないで
済む。
第１図ａおよびｂは従来のトーラス型核融合装
置を示す縦断面図、第２図はプラズマ発生方法を
説明する図、第３図はプラズマ電流の時間変化を
示す図、第４図ａおよびｂは従来のトーラス型核
融合装置の変流器コイルの配置を示す説明図、第
５図ａは本発明の一実施例の変流器コイルの配置
を示す図、第５図ｂはその実施例の電源を示す
図、第６図は本発明の実施例により発生する磁場
の時間変化を示す図である。 １……プラズマ、２……トーラス型真空容器、
３……変流器コイル、４……トロイダル磁場用コ
イル、６……内側変流器コイル、７……外側変流
器コイル。
置を示す縦断面図、第２図はプラズマ発生方法を
説明する図、第３図はプラズマ電流の時間変化を
示す図、第４図ａおよびｂは従来のトーラス型核
融合装置の変流器コイルの配置を示す説明図、第
５図ａは本発明の一実施例の変流器コイルの配置
を示す図、第５図ｂはその実施例の電源を示す
図、第６図は本発明の実施例により発生する磁場
の時間変化を示す図である。 １……プラズマ、２……トーラス型真空容器、
３……変流器コイル、４……トロイダル磁場用コ
イル、６……内側変流器コイル、７……外側変流
器コイル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内部にプラズマを発生させて閉じ込めるため
のトーラス型真空容器と、前記トーラス型真空容
器の外周に放射状に巻回された複数個のトロイダ
ル磁場用コイルと、前記トロイダル磁場用コイル
と前記トーラス型真空容器との間の空間および前
記トロイダル磁場用コイルの外側の空間に分割し
て配置されポロイダル方向の磁場を発生させる複
数個の変流器コイルと、前記トロイダル磁場用コ
イルの電源と、前記変流器コイル用電源とを含む
トーラス型核融合装置において、 前記変流器コイル用電源が、 前記トロイダル磁場用コイルの内側に配置され
た変流器コイル用の励磁電源と、 前記トロイダル磁場用コイルの外側に配置され
た変流器コイル用の励磁電源と からなることを特徴とするトーラス型核融合装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55152038A JPS5776489A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Torus type nuclear fusion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55152038A JPS5776489A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Torus type nuclear fusion device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5776489A JPS5776489A (en) | 1982-05-13 |
| JPS639631B2 true JPS639631B2 (ja) | 1988-03-01 |
Family
ID=15531690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55152038A Granted JPS5776489A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Torus type nuclear fusion device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5776489A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5377997A (en) * | 1976-12-21 | 1978-07-10 | Mitsubishi Electric Corp | Toroidal coil for torus type fusion device |
| JPS54152796A (en) * | 1978-05-24 | 1979-12-01 | Hitachi Ltd | Nuclear fusion device |
-
1980
- 1980-10-31 JP JP55152038A patent/JPS5776489A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5377997A (en) * | 1976-12-21 | 1978-07-10 | Mitsubishi Electric Corp | Toroidal coil for torus type fusion device |
| JPS54152796A (en) * | 1978-05-24 | 1979-12-01 | Hitachi Ltd | Nuclear fusion device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5776489A (en) | 1982-05-13 |
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