JPH03135077A - 超電導コイルの断熱支持装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は核融合装置等に用いられる超電導コイルの断熱
支持装置に関する。

（従来の技術） 第４図および第５図を参照して従来のトカマク型核融合
装置を説明する。第４図は同装置の縦断面図である。ト
ーラス状の炉心構造物■の回りに放射状に配置されたト
ロイダル磁場コイル■、又は、リング状のボロイダル磁
場コイル■が設けられている。トロイダル磁場コイル■
およびボロイダル磁場コイル■は超電導コイルを使用し
ているので、これらのコイルはクライオスタットに）の
内部の断熱真空領域に収納されている。トロイダル磁場
コイル■はクライオスタット（イ）の床面から断熱支持
脚■により自重の支持を行なっている。

ボロイダル磁場コイル■はトロイダル磁場コイル■と一
諧に支持されることが多く、装置外側部のものについて
はトロイダル磁場コイル■へ直接支持し、内側部のもの
については内側の断熱支持脚（ハ）で同時に支持される
。

プラズマ（１１）の閉じ込め、制御を行なうトロイダル
磁場コイル■およびポロイダル磁場コイル■は液体ヘリ
ウムにより４．２Ｋに冷却された超電導コイルを使用し
ているため、断熱支持脚０は第５図に示すように中間部
に液体窒素温度である７７にの温度層■を設け、この７
７に温度層■の両側に熱伝導率の低い材料と構造からな
る断熱体Ａ■および断熱体Ｂ０を設はトロイダル磁場コ
イル■および７７に温度層■への熱侵入量を軽減する方
法がとられる。

（発明が解決しようとする課題） 断熱支持脚■は４．２Ｋに冷却された超電導のトロイダ
ル磁場コイル■への浸入熱を小さく抑え、４．２にの冷
凍設備容量を小さくするため断面積を小さくしなければ
ならない。従って、断熱支持脚■の水平荷重に対する剛
性は小さいため、地震時においてトロイダル磁場コイル
■は水平方向に大きな変位を生ずる。ま た、トロイダル磁場コイル■の地震時における水平方向
変位を抑えるため、断熱支持脚０の剛性を大きくすれば
、超電導コイルへの熱浸入量が増太し、４．２にの冷凍
設備容量は増加し不経済な装置となる。

さらに、トロイダル磁場コイル■は４．２に冷凍時に装
置主半径方向に大きく収縮する。断熱支持脚■の下端部
を装置下部基板（１２）へ固定すると断熱支持脚■に過
大な熱応力が生じる。また、断熱支持脚■の下端部を固
定しなくとも、装置下部基板（１２）は３００に常温の
ため断熱支持脚■との接触面の摩擦力は大きくコイル収
縮時、この摩擦反力によって断熱支持脚■には過大な熱
応力が生じる。

本発明は上記問題点を解決すべくなされたもので、超電
導コイルへの熱侵入量が少なく水平荷重に対して十分な
機械的強度を有し、且つ、コイル冷凍時、昇温時の変形
を吸収出来る超電導コイルの断熱支持装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の構成〕

（Ｗ題を解決するための手段） ガラスファイバー強化プラスチックス（ＧＦＲＰ）等の
断熱材料製の円筒と当該円筒の固定用ガイドを設けた構
造材接続ピースを交互に複数個積上げ、各接続ピースに
ヘリウムガス、液体窒素冷却バスを設けて、２０に、７
７にの温度層を形成する。

また、７７に温度層の断熱体接続部を上部スライド板と
下部スライド座からなるスライド構造にし、下部スライ
ド座端部に装置主半径方向のスライド用ガイドを設け、
上部スライド板の動きを主半径方向のスライドのみに限
定する。

また、スライド面にガラスファイバー、二硫化モリブデ
ン入りのふっ素樹脂等の摺動材を用いることによりスム
ースにスライド可能とする。

（作　用） 円筒断熱体はフランジ、接続ピースに設けた固定用ガイ
ド部の接触面で固定される。

接続ピースにコイル支持構造材冷凍用のヘリウムガスの
戻り配管を引回し接続ピースを２０にの温度層にする。

これにより上部円筒断熱体は４にと２０に温度層に挟ま
れるため４にの超電導コイルへの熱侵入量は抑えられる
。中間円筒断熱体は２０にと７７に温度層に挟まれるた
め７７に温度層からの熱侵入量は２０に温度層で除熱さ
れる。

７７に温度層の断熱体接続部を装置主半径方向のスライ
ド構造とすることによりコイル冷凍時、昇温時の主半径
方向変位を拘束することなくスムースに吸収出来る。

（実施例） 本発明の一実施例について第１図、第２図および第３図
を用いて説明する。第１図は本実施例の超電導コイル断
熱支持装置のトーラス方向縦断面図、第２図は７７に温
度層の横断面図、第３図は主半径方向縦断面図である。

第１図〜第３図に示すように、ＧＦＲＰからなり円筒形
状の上部断熱体（１６ａ）、中間断熱体（１６ｂ）、下
部断熱体（１６ｃ）を各々、断熱体固定ガイド（１７ｂ
）を設けた支持脚上部フランジ（１４）と接続ピース（
１７）、接続ピース（１７）と上部スライド板（１９）
、下部スライド板（２０）と支持脚下部フランジ（１５
）で上下より挾み込み固定し、３段円筒構造を形成する
。

接続ピース（１７）には２０にヘリウムガス冷却配管を
、下部スライド座（２０）には７７に液体窒素冷却配管
（２３）を設ける。下部スライド座（２０）のトーラス
方向（２２）端部に装置主半径方向（２１）のスライド
用ガイド（１８）を設置し、ガイドに沿わせて上部スラ
イド板（１９）を設置する。上部スライド板（１９）と
下部スライド座（２０）間のスライド面（１９ａ）には
ガラスファイバーと二硫化モリブデン入りのふっ素樹脂
摺動材を配する。下部スライド座（２０）の装置主半径
方向端部には上部スライド板（１９）のストッパー（２
０ａ）を設ける。

このように組合せた３段円筒構造の支持脚上部フランジ
（１４）、支持脚下部フランジ（１５）を介して各々コ
イル支持座（１３）、装置下部基板（１２）へ断熱支持
脚取付ボルト（１２ａ）で固定する。

このような構造にすると、超電導コイルの４に温度層は
上部断熱体（１６ａ）を介して接続ピース（１７）の２
０Ｋに接するため、超電導コイル４にへの熱侵入量は従
来構造に比べ大幅に減少するので４にの冷凍設備容量は
削減され、経済的超電導断熱支持脚となる。又、２０に
温度層を形成したことにより上部断熱材（１６ａ）の断
面積を大きくすることが出来、水平荷重に対する剛性も
大きくなり、強度上信頼性の高い断熱支持脚となる。

また、７７に温度層の断熱体接続部をスライド構造にす
ることによりコイル冷凍時、昇温時の主半径方向変形量
を拘束することなく吸収出来、支持脚には熱応力は生じ
ない強度上安全な断熱支持脚となる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によって超電導コイルの熱侵
入量を小さく抑え、水平荷重に対して十分な剛性を持ち
、且つ、コイル冷凍、昇温時の主半径方向の変形量を拘
束することなく熱応力の発生を生じない信頼性の高い超
電導コイルの断熱支持装置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の超電導コイルの断熱支持装置
のトーラス方向縦断面図、第２図は第１図のＵ−ｍ線に
沿う７７に温度層の横断面図、第３図は第１図のｍ−ｍ
線に沿う主半径方向縦断面図、第４図は従来のトカマク
核融合装置の縦断面図、第５図は従来の超電導コイル断
熱支持脚の縦断面図である。 １・・・炉心構造物 ２・・・トロイダル磁場コイル ３・・・ポロイダル磁場コイル ４・・・クライオスタット　５・・・断熱支持脚６・・
・トーラス支持脚　　７・・・７７に温度層８・・・断
熱体Ａ（上部）　　９・・・断熱体Ｂ（下部）１０・・
・トロイダル磁場コイルシアパネル１１・・・プラズマ
　　　　　１２・・・装置下部基板１２ａ・・・断熱支
持脚取付ボルト １３・・・コイル支持座 １４・・・支持脚上部フランジ １５・・・支持脚下部フランジ １６ａ・・・上部断熱体　　　１６ｂ・・・中間断熱体
１６ｃ・・・下部断熱体　　　１７・・・接続ピース１
７ｂ・・・断熱体固定ガイド１８・・・スライド用ガイ
ド１９・・・上部スライド板　　１９ａ・・・スライド
面２０・・・下部スライド座　　２０ａ・・・ストッパ
ー２１・・・装置半径方向　　　２２・・・トーラス方
向２３・・・冷却管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）低熱伝導率断熱材料の円筒とこの円筒のガイドを
   有する接続ピースを交互に複数個積上げ、各接続ピース
   を２０Ｋあるいは７７Ｋに冷却するようにしたことを特
   徴とする超電導コイルの断熱支持装置。
2. （２）７７Ｋ温度層と、トーラス端部に装置主半径方向
   ガイドを有する上部スライド板と下部スライド座からな
   る装置主半径方向スライド機構を具備し、トカマク型核
   融合装置に用いられる請求項（１）記載の超電導コイル
   の断熱支持装置。
3. （３）スライド機構のスライド面にふっ素樹脂系の摺動
   材を用いたことを特徴とする請求項（２）記載の超電導
   コイルの断熱支持装置。