JPH0666183B2 - 強制冷凍型超電導磁石 - Google Patents
強制冷凍型超電導磁石Info
- Publication number
- JPH0666183B2 JPH0666183B2 JP60295503A JP29550385A JPH0666183B2 JP H0666183 B2 JPH0666183 B2 JP H0666183B2 JP 60295503 A JP60295503 A JP 60295503A JP 29550385 A JP29550385 A JP 29550385A JP H0666183 B2 JPH0666183 B2 JP H0666183B2
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- JP
- Japan
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- conductor
- annular
- conductors
- stability
- refrigerating
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- Expired - Lifetime
Links
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- 230000008014 freezing Effects 0.000 title claims description 5
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- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 4
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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
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超電導磁石の改良に関し、特に安定性を大幅に
向上させた強制冷凍型超電導磁石に関するものである。
向上させた強制冷凍型超電導磁石に関するものである。
従来技術 従来、この種の超電導磁石は複数層の導体とこれら導体
を支持する支持体とから成っている。複数層の導体は異
なる半径を有し夫々環状に形成された複数の環状管を半
径方向に重ねて配置しこれら環状管の内部に多数の超電
導素線を配置したものから成っている。
を支持する支持体とから成っている。複数層の導体は異
なる半径を有し夫々環状に形成された複数の環状管を半
径方向に重ねて配置しこれら環状管の内部に多数の超電
導素線を配置したものから成っている。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、かかる従来技術では高い磁場のために最
内層の導体部の安定性がきわめて悪いという欠点があっ
た。
内層の導体部の安定性がきわめて悪いという欠点があっ
た。
本発明の目的は上記の如き従来技術の欠点を改善した実
用上有益な強制冷凍型超電導磁石を提供することにあ
る。
用上有益な強制冷凍型超電導磁石を提供することにあ
る。
問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明は最内層の導体の内側
に冷凍管を設けたものである。
に冷凍管を設けたものである。
実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
る。
第１図を参照すると、本発明に係る強制冷凍型超電導磁
石が示してある。この磁石は全体的に環状に形成されて
複数層の導体１とこれら導体のうち最内層の導体の内側
に取付けられた冷凍管２とを備えている。
石が示してある。この磁石は全体的に環状に形成されて
複数層の導体１とこれら導体のうち最内層の導体の内側
に取付けられた冷凍管２とを備えている。
複数層の導体１は支持体３によって支持されている。
尚、符号４は発生磁界の利用空間を示す。
尚、符号４は発生磁界の利用空間を示す。
複数層の導体１と冷凍管２との詳細な構造が第２図に示
され、更にそれを拡大した詳細な構造が第３図に示して
ある。
され、更にそれを拡大した詳細な構造が第３図に示して
ある。
これら図から明らかなように、導体１は夫々が異なる半
径を有し互いに半径方向に重ねて配置された複数の環状
管10とこれら環状管の内部に配置された多数の超電導素
線11とから成っている。図示の実施例では各層の導体は
第２図に示すように環状管を２段に重ねたものから成っ
ている。
径を有し互いに半径方向に重ねて配置された複数の環状
管10とこれら環状管の内部に配置された多数の超電導素
線11とから成っている。図示の実施例では各層の導体は
第２図に示すように環状管を２段に重ねたものから成っ
ている。
最内層の導体の内側に設けられた環状の冷凍管２は図示
の実施例では第２図に示すように２段に重ねて配置され
ている。これら冷凍管の内部には冷凍流体、例えば超臨
界ヘリウムが通される。
の実施例では第２図に示すように２段に重ねて配置され
ている。これら冷凍管の内部には冷凍流体、例えば超臨
界ヘリウムが通される。
最内層の導体の管10には通路20が設けられ、この通路は
最内層の導体の管の内部と冷凍管の内部との間に冷凍流
体を自由に連通せしめる。
最内層の導体の管の内部と冷凍管の内部との間に冷凍流
体を自由に連通せしめる。
以上のように、本発明は、超電導コイルの断面内で最も
高い磁場中で動作するために、その安定性が最も悪い条
件となる最内層導体部について、第２図及び第３図に示
したように冷凍管を新たに付加し、この冷凍管と最内層
導体の環状管との間にヘリウムが自由に流通できるよう
にするものである。このような方法を採用することによ
って、以下に述べるように、従来の磁石での安定性に比
較して、同じ超電導導体を用いても数倍の安定性を有す
るようにすることが可能である。
高い磁場中で動作するために、その安定性が最も悪い条
件となる最内層導体部について、第２図及び第３図に示
したように冷凍管を新たに付加し、この冷凍管と最内層
導体の環状管との間にヘリウムが自由に流通できるよう
にするものである。このような方法を採用することによ
って、以下に述べるように、従来の磁石での安定性に比
較して、同じ超電導導体を用いても数倍の安定性を有す
るようにすることが可能である。
次に、本発明の強制冷凍超電導磁石の安定性について説
明する。強制冷凍超電導導体が超電導状態に保たれて動
作しているときに、外部から熱が加わると、超電導導体
の温度が許容温度以上に上昇して、超電導性が失われ
る。磁石の安定性とは、この状態変化に対応する入熱量
を導体の超電導線の単位体積あたりに換算したエネルギ
ー量で示したものである。
明する。強制冷凍超電導導体が超電導状態に保たれて動
作しているときに、外部から熱が加わると、超電導導体
の温度が許容温度以上に上昇して、超電導性が失われ
る。磁石の安定性とは、この状態変化に対応する入熱量
を導体の超電導線の単位体積あたりに換算したエネルギ
ー量で示したものである。
この安定性を記号Ｑsで示すと、Ｑsの大きさは次式によ
って計算される。
って計算される。
Ｈ（Ｔ）は温度Ｔのヘリウムが有する エンタルピー （Ｊ／cm3） ＡHe導体内ヘリウム部分の断面積 （cm2） Ａstrandは超電導線の全断面積 （cm2） Ｔbは、通常の動作温度 （Ｋ） Ｔcsは、超電導性の部分的な消失が始まる温度 （Ｋ） Ｔcは、超電導性が完全に消失する臨界温度 （Ｋ） Ｉoは、運転電流値 （Ａ） Ｉcは、温度Ｔbにおける臨界電流値 （Ａ） である。定性的には、Ｔcsが小さい程、安定性Ｑsは小
さく、従って２式で示されるＴcs値が最も小さくなる場
所が、磁石全体の安定性限界を決定することになる。
さく、従って２式で示されるＴcs値が最も小さくなる場
所が、磁石全体の安定性限界を決定することになる。
磁石の巻線部の中では、その最内層導体部において、磁
束密度Ｂが最大となるが、これによって磁石中では臨界
電流値Ｉcが最小に、かつ臨界温度Ｉcも最小となる。従
って、２式から明らかなように、磁石の最内層導体部に
おいてＴcsが最小となり、この部分が最も安定性の小さ
い場所となる。磁石最内層導体部の安定性が強制冷凍超
電導磁石の設計において、重要視されてきている理由
は、上述のとおりである。
束密度Ｂが最大となるが、これによって磁石中では臨界
電流値Ｉcが最小に、かつ臨界温度Ｉcも最小となる。従
って、２式から明らかなように、磁石の最内層導体部に
おいてＴcsが最小となり、この部分が最も安定性の小さ
い場所となる。磁石最内層導体部の安定性が強制冷凍超
電導磁石の設計において、重要視されてきている理由
は、上述のとおりである。
従来の設計では、１式においてＴcsを上げるために２式
のＩcを増大させようとすると、より多くの超電導線の
面積（Ａstrand）が必要となったが、ＡHeとＡstrand和
は、金属外被内面積で先に決定されているので、結果と
して、Ａstrandの増分だけ、ＡHeを減少させることにな
った。こうすると１式の［Ｈ（Ｔcs）−Ｈ（Ｔb）］は
増大するが、ＡHe／Ａstrandは減少し、両者の積である
安定性Ｑsは有効に増大しなかった。
のＩcを増大させようとすると、より多くの超電導線の
面積（Ａstrand）が必要となったが、ＡHeとＡstrand和
は、金属外被内面積で先に決定されているので、結果と
して、Ａstrandの増分だけ、ＡHeを減少させることにな
った。こうすると１式の［Ｈ（Ｔcs）−Ｈ（Ｔb）］は
増大するが、ＡHe／Ａstrandは減少し、両者の積である
安定性Ｑsは有効に増大しなかった。
そこで、本発明では、最内層導体部に冷凍管を付加し、
１式のＡHe値を大巾に増大させることによってその面積
の増大比に比例して安定性Ｑsを大巾に向上させること
が可能となる。
１式のＡHe値を大巾に増大させることによってその面積
の増大比に比例して安定性Ｑsを大巾に向上させること
が可能となる。
本発明によって安定性Ｑsが具体的にどの程度、向上す
るかは、次のように計算することができる。
るかは、次のように計算することができる。
まず、導体のポイド率（He）を次のように定義する。
巻線部最内層に、金属外被内面積Ｋ×（ＡHe＋
Ａstrand）の中空金属管を付加するとした場合、こうし
て得られる全ヘリウム面積▲Ａ* He▼は次式で計算され
る。
Ａstrand）の中空金属管を付加するとした場合、こうし
て得られる全ヘリウム面積▲Ａ* He▼は次式で計算され
る。
従って、本方式によって得られる安定性▲Ｑ* s▼は、次
式で計算される。
式で計算される。
通常の設計では、He値が約0.3であり、又、Ｋの値と
しては、1.0から1.5程度となるので、新しい安定性▲Ｑ
* s▼の値としては、従来の安定性Ｑsに比較して、４倍
から６倍とすることが可能である。
しては、1.0から1.5程度となるので、新しい安定性▲Ｑ
* s▼の値としては、従来の安定性Ｑsに比較して、４倍
から６倍とすることが可能である。
発明の効果 上記のように、本発明によれば、導体自身の設計を変更
することなく、強制冷凍超電導磁石の安定性を大巾に向
上させることが可能である。又、こうして得られた安定
性マージンを導体設計に逆に反映させると、安定性を低
下させることなく、より高電流密度の新しい導体設計も
可能である。
することなく、強制冷凍超電導磁石の安定性を大巾に向
上させることが可能である。又、こうして得られた安定
性マージンを導体設計に逆に反映させると、安定性を低
下させることなく、より高電流密度の新しい導体設計も
可能である。
第１図は本発明に係る強制冷凍型超電導磁石の概略平面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線拡大断面図、第３図は第
２図の要部を更に拡大した拡大断面図である。 １…導体、２…冷凍管 10…環状管、11…素線 20…通路
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線拡大断面図、第３図は第
２図の要部を更に拡大した拡大断面図である。 １…導体、２…冷凍管 10…環状管、11…素線 20…通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥野 清 茨城県水戸市新原２−７―２―224 (56)参考文献 特開 昭49−46389（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−162008（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】複数層の導体とこれら導体を冷却するため
の冷凍管とを分離して設け、前記導体は夫々が異なる半
径を有する複数の環状管を互いに半径方向に重ねて配置
し且つ夫々の環状管の内部に多数の超電導素線を配置し
たものから成り、前記冷凍管は環状に形成され前記導体
の最内層のものの内側に取り付けられ且つ内部に冷凍流
体が通るようにされており、前記最内層の環状管には該
環状管の内部と冷凍管の内部との間を冷凍流体が流通し
得る通路が設けられていることを特徴とする強制冷凍型
超電導磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60295503A JPH0666183B2 (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 強制冷凍型超電導磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60295503A JPH0666183B2 (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 強制冷凍型超電導磁石 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62154605A JPS62154605A (ja) | 1987-07-09 |
| JPH0666183B2 true JPH0666183B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=17821452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60295503A Expired - Lifetime JPH0666183B2 (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 強制冷凍型超電導磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666183B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS559816B2 (ja) * | 1972-09-06 | 1980-03-12 | ||
| JPS58162008A (ja) * | 1982-03-23 | 1983-09-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 強制冷却型超電導線 |
-
1985
- 1985-12-26 JP JP60295503A patent/JPH0666183B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62154605A (ja) | 1987-07-09 |
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