JPS5930236B2 - ト−ラス型核融合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトーラス型核融合装置に係り、特にそのトロイ
ダルコイルの支持構造を改良したトーラス型核融合装置
に関するものである。

トーラス型核融合装置の構成は、内部にプラズマを収納
する円環状（トーラス状）の真空容器と、その真空容器
を取り囲み、かつ、トーラス方向に所定間隔をもって複
数個放射状に配列したトロイダルコイルが主なもので、
トロイダルコイルの電磁場により前記真空容器の内部に
プラズマを閉じ込めるものである。

近年、核融合装置は、プラズマの閉じ込め時間などを長
くするため益々大形化し、電磁力は数十トンから数千ト
ンとなり、トロイダルコイル、及びこれを支持している
支持装置はこの電磁力に耐える必要が生じて来た。

従来のトーラス型核融合装置における電磁力は比較的小
さかったため、トロイダルコイル自身で電磁力を支え、
トロイダルコイルを支持している支持装置はトロイダル
コイルを配列するだめの役目のみしか必要としなかった
。

また、トロイダルコイルの温度上昇による熱膨張も装置
が小型であったため、さほど考慮する必要がなかった。

従って、支持装置はトロイダルコイルを保持する程度の
構造物であればよかった。

しかしながら、核融合装置が大形化すると電磁力も強力
となり、これを支持装置で支持することになる。

ところが、装置が大形化するとコイル導体の電流密度を
従来のものより上げるため、トロイダルコイルの温度が
上る。

これにより、トロイダルコイルは熱膨張による変形が生
じるが、支持装置で支持しているとコイル導体の内部応
力が大きくなる。

コイル導体には＝般に銅が用いられるが、高耐力銅を用
いても熱膨張による変形は防げるものではない。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、トロイダルコイルの温度上昇による熱変形
量を逃がして内部応力を軽減し、しかも、強力な電磁力
にも耐えてトロイダルコイルを支持することのできるト
ーラス型核融合装置を提供するにある。

本発明は内部にプラズマを収納するトーラス状の真空容
器と鎖交してその外側に放射状に配列し＆複数個のトロ
イダルコイルのトーラス外周側と、このトロイダルコイ
ルの外周側を包みベースに支持されている支持部材との
間に、該トロイダルコイルの熱膨張による内部応力を緩
和する応力緩和部材を介在することにより、所期の目的
を達成するようになしたものである。

以下、図面の実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図、及び第２図に本発明の一実施例を示す。

該図において、１は円環状の真空容器で、内部にプラズ
マ２を収納している。

３は真空容器２を取り囲み、かつ、トーラス周方向に所
定間隔をもって複数個配置されたトロイダルコイル装置
で、円盤状のトロイダルコイル４と、これを包むように
して覆い上、下ベース６．７に支持する支持装置５とで
構成される。

このトロイダルコイル装置３ば、真空容器１内にプラズ
マ２を閉じ込め保持するための磁界を発生するものであ
る。

８は本実施例よりトロイダルコイル４のトーラス外周側
９ａと支持装置５との間に介在された応力緩和部材であ
る。

この応力緩和部材８はヤング率の小さい物質がよく合成
樹脂を使用する。

電磁力はヤング率が小さくても、全周接触のため、力は
支持装置５に十分伝達することができる。

応力緩和部材８として使用する合成樹脂においても熱が
加わると軟化し、熱が除去すると共に戻る熱可塑性プラ
スチックが最適である。

従って、トロイダルコイル４は中心より外側、および上
下は応力緩和部材８を介して支持装置５とトーラス外周
側９ａで接触し、内側は支持装置５に直接接してトーラ
ス内周側９ａで保持されている。

このように構成されるトーラス型核融合装置において、
トロイダルコイル４に通電することにより、トーラス中
心方向に働く中心方向力１０とトロイダルコイル４の円
周方向に働くフープ力１１等の電磁力が発生する。

中心方向力１０は支持装置５のトーラス内周側９ｂで支
え、フープ力１１はトロイダルコイル４自身と応力緩和
部材８を介して支持装置５とで分担して受けることにな
る。

また、トロイダルコイル４の温度上昇による熱膨張は応
力緩和部材８があることにより矢印１２方向に逃げ、応
力緩和部材８は温度上昇に比例して軟化するためヤング
率が下り、トロイダルコイル４の熱膨張を緩和する。

応力緩和部材８はヤング率が下るが、圧縮変形のため支
持装置５へは力を伝達する。

従って、強力な電磁力に対しても十分支持することがで
きると共に、熱膨張によるトロイダルコイルにかかる内
部応力も緩和することができる。

また、高電流密度を得ることにより、長時間、高温度の
核融合反応が得られるトーラス型核融合装置とすること
ができる。

尚、応力緩和部材８の一例として熱可塑性合成樹脂を用
いることを述べたが、その他の例としては四ふつ化合成
樹脂があり、この場合には四ふつ化合成樹脂と支持装置
５、或は四ふつ化合成樹脂とトロイダルコイル４とに発
生する透き間にフェノを含浸したテトロン不織布、或は
ガラス不織布を詰め込むようにすると効果的である。

以上説明した本発明のトーラス型核融合装置によれば、
内部にプラズマを収納するトーラス状の真空容器と鎖交
してその外側に放射状に配列した複数個のトロイダルコ
イルのトーラス外周側と、このトロイダルコイルの外周
側を包みベースに支持されている支持部材との間に、該
トロイダルコイルの熱膨張による内部応力を緩和する応
力緩和部材を介在したものであるから、装置が大型化し
て強力な電磁力が発生しても、これは支持装置で支持で
き、かつ、トロイダルコイルの温度上昇による熱変形は
応力緩和部材で吸収できるため、内部応力が軽減され此
種核融合装置に採用する場合には非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトーラス型核融合装置の一実施例を水
平に断面した断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図で
ある。 １・・・・・・真空容器、２・・・・・・プラズマ、３
・・・・・・トロイダルコイル装置、４・・・・・・ト
ロイダルコイル、５・・・・・・支持装置、６・・・・
・・上ベース、７・・・・・・下ベース、８・・・・・
・応力緩和部材、９ａ・・・・・・トーラス外周側、９
ｂ・・・・・・トーラス内周側、１０・・・・・・中心
方向力、１１・・・・・・フープ力。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部にプラズマを収納するトーラス状の真空容器と
   、該真空容器と鎖交してその外側に放射状に配列した複
   数個のトロイダルコイルと、該夫々のトロイダルコイル
   の外周側を包みベースに支持されている支持装置とを有
   するトーラス型核融合装置において、前記トロイダルコ
   イルのトーラス外周側と支持装置との間に該トロイダル
   コイルの熱膨張による内部応力を緩和する応力緩和部材
   を介在したことを特徴とするトーラス型核融合装置。 ２ 前記応力緩和部材として熱可塑性合成樹脂を用いた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトーラス
   型核融合装置。 ３ 前記応力緩和部材として四ふつ化合成樹脂を用いた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトーラス
   型核融合装置。 −