JPS60217610A - 超電導装置 - Google Patents
超電導装置Info
- Publication number
- JPS60217610A JPS60217610A JP59072690A JP7269084A JPS60217610A JP S60217610 A JPS60217610 A JP S60217610A JP 59072690 A JP59072690 A JP 59072690A JP 7269084 A JP7269084 A JP 7269084A JP S60217610 A JPS60217610 A JP S60217610A
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- JP
- Japan
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- coil
- wire
- resistance metal
- superconducting
- magnetic field
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/381—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets
- G01R33/3815—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets with superconducting coils, e.g. power supply therefor
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は超電導装置に係り、例えば、トーラス形核融合
装置の１−ロイダルコイルの如く、超電導線を用いて構
成する超電導コイルを取り囲み、所定位置に固定する収
納容器を備えた超電導装置に関するものである。
装置の１−ロイダルコイルの如く、超電導線を用いて構
成する超電導コイルを取り囲み、所定位置に固定する収
納容器を備えた超電導装置に関するものである。
近年、核融合装置の研究が著しく進展し、数多くの大型
実験装置が建設されている。その代表的なものは「トカ
マス」、「ステラレータ−」、「ミラー」などである。
実験装置が建設されている。その代表的なものは「トカ
マス」、「ステラレータ−」、「ミラー」などである。
これらは何れもその主要部分が強磁場を発生するコイル
で構成されている。
で構成されている。
従来、これらのコイルは一般の電気機器と同様な鋸やア
ルミニウム導体で作られて来たが、最近大規模な磁場が
要求されるようになって来たので、コイルの温度上昇や
励磁電力の増大など技術的、経済的な面から冷却方式を
、従来の如き水冷ではなく、液体窒素などの低温液化ガ
スによる冷却法を採用した、いわゆるクライオジェニッ
クコイルとする例が増えている。また、導体としてＮｂ
−Ｔ ｉ、Ｎｂ−Ｔ １−Ｚｒ、Ｎｂ３Ｓｎ、Ｖ：ｌ
Ｇａなどの超電導体を銅やアルミニウムなどと接合して
線やテープ状にした超電導線を使用する提案も多い。
ルミニウム導体で作られて来たが、最近大規模な磁場が
要求されるようになって来たので、コイルの温度上昇や
励磁電力の増大など技術的、経済的な面から冷却方式を
、従来の如き水冷ではなく、液体窒素などの低温液化ガ
スによる冷却法を採用した、いわゆるクライオジェニッ
クコイルとする例が増えている。また、導体としてＮｂ
−Ｔ ｉ、Ｎｂ−Ｔ １−Ｚｒ、Ｎｂ３Ｓｎ、Ｖ：ｌ
Ｇａなどの超電導体を銅やアルミニウムなどと接合して
線やテープ状にした超電導線を使用する提案も多い。
一般に、超電導線に、変動磁場が印加された場合、線材
を取り囲む鉤やアルミに変動磁場による渦電流が生じ、
交流損失を誘起し発熱を生じる。
を取り囲む鉤やアルミに変動磁場による渦電流が生じ、
交流損失を誘起し発熱を生じる。
この熱は液体ヘリウムの蒸発により冷却されるが、液体
ヘリウムへの許容放熱量以上の損失が生じた１１５合に
は、超電導コイルの温度が上昇する。超電導コイルの温
度が臨界温度以上になると、超電導が破れ「常電導転移
」する。常電導転移が広範囲に渡る場合は、超電導状態
に復起しない、いわゆる「クエンチ状態」となる。
ヘリウムへの許容放熱量以上の損失が生じた１１５合に
は、超電導コイルの温度が上昇する。超電導コイルの温
度が臨界温度以上になると、超電導が破れ「常電導転移
」する。常電導転移が広範囲に渡る場合は、超電導状態
に復起しない、いわゆる「クエンチ状態」となる。
核融合装置はプラズマを点火、保持するものであるため
、プラズマはある閉じ込め時間Ｔの量大電流を持ち、概
略第１図に示すような外部変化磁場Ｂを発生する。近年
、核融合装置の性能が向上し、プラズマの閉じ込め時間
Ｔが長くなり、プラズマの電流が増大するに従って上記
変動磁場Ｂの遮蔽が大きな問題となってきた。
、プラズマはある閉じ込め時間Ｔの量大電流を持ち、概
略第１図に示すような外部変化磁場Ｂを発生する。近年
、核融合装置の性能が向上し、プラズマの閉じ込め時間
Ｔが長くなり、プラズマの電流が増大するに従って上記
変動磁場Ｂの遮蔽が大きな問題となってきた。
今′、第１図に示すような変動磁場Ｂに対して遮蔽体を
第２図に示すような、無限円筒に近似して考察すると、
その時定数では、 τ＝μ。ｄ ａ ／ ２ρ ・・・■ で表わされる。ここでｄは板厚、ａは半径、ρは低抗率
、μ。は真空透磁率である。第１図のような変動磁場を
遮蔽するためには、 ｒ〉Ｔ ・・■ となるような、低抵抗全屈で遮蔽体を作ればよいことが
わかっている。
第２図に示すような、無限円筒に近似して考察すると、
その時定数では、 τ＝μ。ｄ ａ ／ ２ρ ・・・■ で表わされる。ここでｄは板厚、ａは半径、ρは低抗率
、μ。は真空透磁率である。第１図のような変動磁場を
遮蔽するためには、 ｒ〉Ｔ ・・■ となるような、低抵抗全屈で遮蔽体を作ればよいことが
わかっている。
以下、従来例を図を用いて説明する。第３図はトーラス
形°核融合の概要を示し、第３図において、内部にプラ
ズマ（図示せず）を閉じ込める円環状の放電管２と、こ
の放電管２に並行する磁界を加えプラズマを安定化させ
るために、放電管２の長手方向に沿ってほぼ等間隔に、
この放電管２の円周をとりまくように複数のトロイダル
コイル１がソレノイド状に配置されている。更に、プラ
ズマ中に大電流を流してプラズマを加熱することを目的
に、トーラス中心軸を中心として変流器コイル３が配置
されている。トロンダルコイル１は架台４、及び５とサ
ボー１−６を介して接続され電磁力、及び重力に対して
構造上強度を保持している。又、放電管２と平行に、プ
ラズマを圧縮し、平衡を維持するためにボロイダルコイ
ル１５配置されている。従来、プラズマ閉じ込めに伴う
が変動磁場を遮蔽するため、１〜ロイダルコイル１の内
周に、放電管２と平行する遮蔽体１６を設置していた。
形°核融合の概要を示し、第３図において、内部にプラ
ズマ（図示せず）を閉じ込める円環状の放電管２と、こ
の放電管２に並行する磁界を加えプラズマを安定化させ
るために、放電管２の長手方向に沿ってほぼ等間隔に、
この放電管２の円周をとりまくように複数のトロイダル
コイル１がソレノイド状に配置されている。更に、プラ
ズマ中に大電流を流してプラズマを加熱することを目的
に、トーラス中心軸を中心として変流器コイル３が配置
されている。トロンダルコイル１は架台４、及び５とサ
ボー１−６を介して接続され電磁力、及び重力に対して
構造上強度を保持している。又、放電管２と平行に、プ
ラズマを圧縮し、平衡を維持するためにボロイダルコイ
ル１５配置されている。従来、プラズマ閉じ込めに伴う
が変動磁場を遮蔽するため、１〜ロイダルコイル１の内
周に、放電管２と平行する遮蔽体１６を設置していた。
しかし、第４図に示すように、ボロイダルコイル１５に
電流１７を流した場合にも、その効果を減少させるよう
な渦電流１８が流れるため、渦電流値を減少させるため
、遮蔽体１６は長手方向に８分割の構造としていた。将
来、より高磁場が要求され、トロイダルコイルｌと放電
管２のスペースが少なくなると、遮蔽体１６とボロイダ
ルコイル１５の距離も小さくなり、遮蔽体１６を８分割
しても渦電流１８の効果は見逃せなくなってくる。
電流１７を流した場合にも、その効果を減少させるよう
な渦電流１８が流れるため、渦電流値を減少させるため
、遮蔽体１６は長手方向に８分割の構造としていた。将
来、より高磁場が要求され、トロイダルコイルｌと放電
管２のスペースが少なくなると、遮蔽体１６とボロイダ
ルコイル１５の距離も小さくなり、遮蔽体１６を８分割
しても渦電流１８の効果は見逃せなくなってくる。
しかし、だからといって遮蔽体１６をｌＯ分割２０分割
としていくと、第２図に示したような無限円筒の近似が
適用できなくなり、本来の遮蔽効果がなくなってしまう
という問題があった。
としていくと、第２図に示したような無限円筒の近似が
適用できなくなり、本来の遮蔽効果がなくなってしまう
という問題があった。
本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
る゛ところは、描造上充分な強度をもち、しかも、十分
な遮蔽効果を備えた超電導装置を提供することにある。
る゛ところは、描造上充分な強度をもち、しかも、十分
な遮蔽効果を備えた超電導装置を提供することにある。
即ち、本発明は変動磁場発生源を遮蔽体を囲う替わりに
、゛超電導コイル自体を遮蔽体で囲うという発想のもと
に生れてきたもので、収納容器を取囲むように低抵抗金
属を設けることにより、ボロイダルコイルの効果を減少
することなく、トロイダルコイルに対する遮蔽効果を得
ることができるようにしたものである。
、゛超電導コイル自体を遮蔽体で囲うという発想のもと
に生れてきたもので、収納容器を取囲むように低抵抗金
属を設けることにより、ボロイダルコイルの効果を減少
することなく、トロイダルコイルに対する遮蔽効果を得
ることができるようにしたものである。
以下、本発明の一実施例を１−−ラス形核融合装置の１
〜ロイダルコイルを例に載げ、図面を用いて説明する。
〜ロイダルコイルを例に載げ、図面を用いて説明する。
第５図、及び第６図においてトロイダルコイル１は、ソ
レノイド状に巻回された線材７と、そオしを所定位置に
保持する収納容器８で（苛成されている。今、線材７−
が超電導線材の場合は、収納容器８は線材７を所定位置
に保持するだけでなく、液体ヘリウム流の流れを確保す
るために線月７を取り囲む構造となっている。
レノイド状に巻回された線材７と、そオしを所定位置に
保持する収納容器８で（苛成されている。今、線材７−
が超電導線材の場合は、収納容器８は線材７を所定位置
に保持するだけでなく、液体ヘリウム流の流れを確保す
るために線月７を取り囲む構造となっている。
そこで、収納容器８の回りに、それを取り囲むように低
抵抗金属９を備えると、低抵抗金Ｒ９は第２図の条件を
満たし、プラズマの作る変動磁場に対して遮蔽体となり
、しかも収納容器自体は電磁力に対して充分な強度をも
つことができる。この時、ボロイダルコイルに対しては
、長手方向に１−ロイダルコイル分、分割があるため、
第４図のような渦電流１８の電流値を減少させることが
できる。ここで、第６図のように、遮蔽体が矩形断面の
場合、条件■の半径ａは ａ＝Ｌ、Ｌ２／ （Ｌ、 ＋Ｌ２） −・・−・■でよ
い。但し、Ｌ、、Ｌ２は長方形の２辺である。
抵抗金属９を備えると、低抵抗金Ｒ９は第２図の条件を
満たし、プラズマの作る変動磁場に対して遮蔽体となり
、しかも収納容器自体は電磁力に対して充分な強度をも
つことができる。この時、ボロイダルコイルに対しては
、長手方向に１−ロイダルコイル分、分割があるため、
第４図のような渦電流１８の電流値を減少させることが
できる。ここで、第６図のように、遮蔽体が矩形断面の
場合、条件■の半径ａは ａ＝Ｌ、Ｌ２／ （Ｌ、 ＋Ｌ２） −・・−・■でよ
い。但し、Ｌ、、Ｌ２は長方形の２辺である。
第７図に本発明の他の実施例を示す。第７図は他の核融
合装置であるミラー型核融合装置の概略図を示し、ミラ
ー磁場１１中に、プラズマ１２が保持されている。今、
ミラー磁場を成牛ずるコイル１０が、超電導コイルの場
合、その線材７は、収納容器８に取り囲まれ所定位置に
保持されている。プラズマ１２が閉じ込められ、変動磁
場を発生し線材７が「クエンチ」讐る可能性のある場合
、収納容器８の回りを■、■及び■式を満たすような低
抵抗金属９で取り囲めば遮蔽の効果は同じである。又、
第８図に示すように、コイル１０がベースボール磁場を
生成する「イーアンコイル」であっても同様である。
合装置であるミラー型核融合装置の概略図を示し、ミラ
ー磁場１１中に、プラズマ１２が保持されている。今、
ミラー磁場を成牛ずるコイル１０が、超電導コイルの場
合、その線材７は、収納容器８に取り囲まれ所定位置に
保持されている。プラズマ１２が閉じ込められ、変動磁
場を発生し線材７が「クエンチ」讐る可能性のある場合
、収納容器８の回りを■、■及び■式を満たすような低
抵抗金属９で取り囲めば遮蔽の効果は同じである。又、
第８図に示すように、コイル１０がベースボール磁場を
生成する「イーアンコイル」であっても同様である。
第９図に本発明の更に他の実施例を示す。ｆｆｉ、９図
はＭＨＤ発電の概略図で、ソレノイドコイル７によるｚ
軸方向の強い磁場により、ｙ方向に走るプラズマ１１が
Ｘ軸方向に電位差を生み発電する。
はＭＨＤ発電の概略図で、ソレノイドコイル７によるｚ
軸方向の強い磁場により、ｙ方向に走るプラズマ１１が
Ｘ軸方向に電位差を生み発電する。
今、ソレノイドコイル７が超電導コイルの場合は。
内壁１３、及び外壁１４によって保持され、液体ヘリウ
ムの流路を確保している。今、ブラズ７流１２の変動に
より変化磁場が発生し、超電導コイル７が「クエンチ」
の危険にさらされる場合、内壁１４の内側に■及び０式
の条件を満たすような低抵抗金属９を備えれば効果は同
じである。
ムの流路を確保している。今、ブラズ７流１２の変動に
より変化磁場が発生し、超電導コイル７が「クエンチ」
の危険にさらされる場合、内壁１４の内側に■及び０式
の条件を満たすような低抵抗金属９を備えれば効果は同
じである。
以上詳述した本発明のように、超電導コイルの収納容器
に、それを取り囲むように低抵抗金属を備え付けること
により、プラズマの閉じ込めのような、長りスパルスの
変動磁場に対して充分な遮蔽効果をもちながら、ボロイ
ダルコイルの効果を減少させる渦電流の発生を紡ぎ、し
がも、構造上充分な強度をもつ収納容器とすることがで
き、その効果は大である。
に、それを取り囲むように低抵抗金属を備え付けること
により、プラズマの閉じ込めのような、長りスパルスの
変動磁場に対して充分な遮蔽効果をもちながら、ボロイ
ダルコイルの効果を減少させる渦電流の発生を紡ぎ、し
がも、構造上充分な強度をもつ収納容器とすることがで
き、その効果は大である。
第１図は外部変動磁場の一例、及び矩形波換算時間を示
す図、第２図は外部変動に対する遮蔽体の時定数をめが
たを示す概念図、第３図は従来例として示す１−−ラス
型核融合装置の一部を破断て示す斜視図、第４図は第３
図の遮蔽体部分を取り出した部分斜視図、第５図は本発
明の一実施例を示すトーラス型極融合装置の断面図、第
６図は第５図に採用される超電導トロイダルコイルを一
部断面して示す斜視図、第７図はミラー型核融合装置を
示す斜視図、第８図はイオンコイルを用いたミラー型核
融合装置を示す斜視図、第９図はＭＨＤ発電を示す斜視
図である。 ｈ・・超電導トロイダルコイル、２・・・プラズマ放電
箇イ３・・・空心変流器コイル、４・・・下面架台、訃
・・上面架台、６・・・サポート、７・・・超電導線、
８・・・超電導線収納容器、９・・・低抵抗金属、１ｏ
・・・ミラー磁場発生コイル、１１・・・磁力線（ミラ
ー′ｍ揚）、１２・・・プラズマ、１３・・・収納容器
内壁、１４・・・収納容器外壁、１５・・・ボロイダル
コイル、１６・・・遮蔽体、１７・・・ボロイダルコイ
ル電流、１８・・・ポロも２図 半３Ｍ 躬な図 弔５図 箔６図
す図、第２図は外部変動に対する遮蔽体の時定数をめが
たを示す概念図、第３図は従来例として示す１−−ラス
型核融合装置の一部を破断て示す斜視図、第４図は第３
図の遮蔽体部分を取り出した部分斜視図、第５図は本発
明の一実施例を示すトーラス型極融合装置の断面図、第
６図は第５図に採用される超電導トロイダルコイルを一
部断面して示す斜視図、第７図はミラー型核融合装置を
示す斜視図、第８図はイオンコイルを用いたミラー型核
融合装置を示す斜視図、第９図はＭＨＤ発電を示す斜視
図である。 ｈ・・超電導トロイダルコイル、２・・・プラズマ放電
箇イ３・・・空心変流器コイル、４・・・下面架台、訃
・・上面架台、６・・・サポート、７・・・超電導線、
８・・・超電導線収納容器、９・・・低抵抗金属、１ｏ
・・・ミラー磁場発生コイル、１１・・・磁力線（ミラ
ー′ｍ揚）、１２・・・プラズマ、１３・・・収納容器
内壁、１４・・・収納容器外壁、１５・・・ボロイダル
コイル、１６・・・遮蔽体、１７・・・ボロイダルコイ
ル電流、１８・・・ポロも２図 半３Ｍ 躬な図 弔５図 箔６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■、超電導線を巻回した超電導コイルと、該超電導コイ
ルを冷媒中に浸漬し所定位置に固定する収納容器とを何
えた超電導装置において、前記収納 。 容器を取囲むように低抵抗金属を設置したことを特徴と
する超電導装置。 ２、前記低抵抗金属はアルミニウムで形成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超電導装置
。 ３、前記低抵抗金属は銅で形成されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の超電導装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072690A JPS60217610A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 超電導装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072690A JPS60217610A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 超電導装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60217610A true JPS60217610A (ja) | 1985-10-31 |
| JPH0570921B2 JPH0570921B2 (ja) | 1993-10-06 |
Family
ID=13496610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59072690A Granted JPS60217610A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 超電導装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60217610A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01115107A (ja) * | 1987-10-29 | 1989-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気浮上列車用超電導マグネツト |
| DE4228537A1 (de) * | 1991-09-19 | 1993-04-01 | Hitachi Ltd | Supraleitender magnet |
| JP2000277322A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Toshiba Corp | 高温超電導コイル、これを用いた高温超電導マグネットおよび高温超電導マグネットシステム |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP59072690A patent/JPS60217610A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01115107A (ja) * | 1987-10-29 | 1989-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気浮上列車用超電導マグネツト |
| DE4228537A1 (de) * | 1991-09-19 | 1993-04-01 | Hitachi Ltd | Supraleitender magnet |
| US5424702A (en) * | 1991-09-19 | 1995-06-13 | Hitachi, Ltd. | Superconducting magnet |
| DE4228537C2 (de) * | 1991-09-19 | 1998-02-19 | Hitachi Ltd | Supraleitender Magnet |
| JP2000277322A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Toshiba Corp | 高温超電導コイル、これを用いた高温超電導マグネットおよび高温超電導マグネットシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0570921B2 (ja) | 1993-10-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |