JPS62108186A - プラズマ形状測定装置 - Google Patents
プラズマ形状測定装置Info
- Publication number
- JPS62108186A JPS62108186A JP60247080A JP24708085A JPS62108186A JP S62108186 A JPS62108186 A JP S62108186A JP 60247080 A JP60247080 A JP 60247080A JP 24708085 A JP24708085 A JP 24708085A JP S62108186 A JPS62108186 A JP S62108186A
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- Japan
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- magnetic field
- plasma
- measuring device
- magnetic
- shape
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- 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)
- Sampling And Sample Adjustment (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〕
本発明はプラズマ形状測定装置に係り、特にトカマク型
核融合装置に使用するに好適なプラズマ形状ｆｌｌｌｌ
定装置に関する。
核融合装置に使用するに好適なプラズマ形状ｆｌｌｌｌ
定装置に関する。
トカマク型核融合装置では、ポロイダルコイル電流の作
る磁場を制御して、この磁場によってドーナツ型の高温
プラズマをドーナツ型の真空容器の中に閉じ込める。磁
場中に閉じ込められた上記高温プラズマの位置及び形状
は、真空容器に流れる電流、プラズマ圧力、プラズマ電
流分布等に応じて変化する。この変化により、上記高温
プラズマが上記真空容器の壁に当たり、上記高温プラズ
マが上記真空容器の壁を溶かす可能性がある。上記溶け
た壁の一部分は、プラズマに不純物として流入し、ディ
スラプションを引き起こしたり、プラズマを冷却したり
する。上記高温プラズマが真空容器の壁を溶かさないた
めに、上記高温プラズマの位置及び形状を測定し、ポロ
イダルコイル電流の作る磁場を調整し、プラズマ位置や
形状を制御する必要がある。従来、この測定には磁気プ
ローブを用いたプラズマ形状測定装置が用いられていた
。この装置の動作原理を第２図を用いて説明する。第２
図は、従来のプラズマ形状測定装置をトカマク型核融合
装置に設置した場合のトカマク型核融合装置のポロイダ
ル断面図である。この図において、２は真空容器、３は
プラズマ、４はフランジ、１ｏは磁気プローブ、１１は
積分器、１２は磁気プローブ１ｏの出カケープル、１３
は磁気プローブ１０からの磁場ａ＋ｑ定データよりプラ
ズマ形状を演算する演算器、一点鎖線ＡＢはトカマク型
核融合装置の中心線である。上記プラズマ形状測定装置
は、磁気プローブ１０．積分器１１゜出カケープル１２
、演算器１３で構成され、磁気プローブ１０及び積分器
１１によってプラズマ周辺磁場を測定し、磁場の測定値
がらプラズマ形状を求める。上記磁気プローブ１０のコ
イル面の面積をＳ、巻数をｎ、コイル面と鎖交する磁束
をΦとする。上記磁気プローブ１０の出方電圧ｅは、フ
ァラデーの電磁誘導法則より、 ｄ Φ ・・・・・・（１） ｔ である。上記磁気プローブ１ｏの出方電圧ｅは。
る磁場を制御して、この磁場によってドーナツ型の高温
プラズマをドーナツ型の真空容器の中に閉じ込める。磁
場中に閉じ込められた上記高温プラズマの位置及び形状
は、真空容器に流れる電流、プラズマ圧力、プラズマ電
流分布等に応じて変化する。この変化により、上記高温
プラズマが上記真空容器の壁に当たり、上記高温プラズ
マが上記真空容器の壁を溶かす可能性がある。上記溶け
た壁の一部分は、プラズマに不純物として流入し、ディ
スラプションを引き起こしたり、プラズマを冷却したり
する。上記高温プラズマが真空容器の壁を溶かさないた
めに、上記高温プラズマの位置及び形状を測定し、ポロ
イダルコイル電流の作る磁場を調整し、プラズマ位置や
形状を制御する必要がある。従来、この測定には磁気プ
ローブを用いたプラズマ形状測定装置が用いられていた
。この装置の動作原理を第２図を用いて説明する。第２
図は、従来のプラズマ形状測定装置をトカマク型核融合
装置に設置した場合のトカマク型核融合装置のポロイダ
ル断面図である。この図において、２は真空容器、３は
プラズマ、４はフランジ、１ｏは磁気プローブ、１１は
積分器、１２は磁気プローブ１ｏの出カケープル、１３
は磁気プローブ１０からの磁場ａ＋ｑ定データよりプラ
ズマ形状を演算する演算器、一点鎖線ＡＢはトカマク型
核融合装置の中心線である。上記プラズマ形状測定装置
は、磁気プローブ１０．積分器１１゜出カケープル１２
、演算器１３で構成され、磁気プローブ１０及び積分器
１１によってプラズマ周辺磁場を測定し、磁場の測定値
がらプラズマ形状を求める。上記磁気プローブ１０のコ
イル面の面積をＳ、巻数をｎ、コイル面と鎖交する磁束
をΦとする。上記磁気プローブ１０の出方電圧ｅは、フ
ァラデーの電磁誘導法則より、 ｄ Φ ・・・・・・（１） ｔ である。上記磁気プローブ１ｏの出方電圧ｅは。
積分器１１で時間積分され
となる。すなわち、積分器１１の出力と−して−ｎΦを
得、演算器１３に入力される。上記コイル面の磁束密度
Ｂは、 で求まる。第２図で示した上記プラズマ測定装置では、
複数の磁気プローブ１ｏをプラズマ３と真空容器２の間
に配置し、複数点の磁場を同時に測定する。演算器１３
では、上記磁束密度よりプラズマ位置及び形状を求める
。プラズマ形状の演算方法としては、Ｄ、 Ｗ、 ５Ｗ
ＡＩＮ、 Ｇ、 Ｈ，ＮＥＩｌ、ＳＯＮ、 ＡＮＥＦＦ
ＩＣＴＲＮＴ ＴＥＣＩＩＮＩＱυＩ！ ＦＯＲＭＡＧ
ＮＥＴＩＣＡＮＡＬＹ、ＳＩＳ ０ＦＮＯＮ−ＣＩＲＣ
ＵＬＡＲ，ＩＩＩＧＩ＋−［１１ＥＴＡ ＴＯＫＡＭＡ
Ｋ ＩＥＱＵＩＬＩＢＲＩＡ。
得、演算器１３に入力される。上記コイル面の磁束密度
Ｂは、 で求まる。第２図で示した上記プラズマ測定装置では、
複数の磁気プローブ１ｏをプラズマ３と真空容器２の間
に配置し、複数点の磁場を同時に測定する。演算器１３
では、上記磁束密度よりプラズマ位置及び形状を求める
。プラズマ形状の演算方法としては、Ｄ、 Ｗ、 ５Ｗ
ＡＩＮ、 Ｇ、 Ｈ，ＮＥＩｌ、ＳＯＮ、 ＡＮＥＦＦ
ＩＣＴＲＮＴ ＴＥＣＩＩＮＩＱυＩ！ ＦＯＲＭＡＧ
ＮＥＴＩＣＡＮＡＬＹ、ＳＩＳ ０ＦＮＯＮ−ＣＩＲＣ
ＵＬＡＲ，ＩＩＩＧＩ＋−［１１ＥＴＡ ＴＯＫＡＭＡ
Ｋ ＩＥＱＵＩＬＩＢＲＩＡ。
ＮＵＣＬ［ＥＡＲＦＵＳＩＯＮ ＶＯＬ ２２ Ｎ（１
８（１９８２）記載の方法がある。この方法では、プラ
ズマ電流を複数の線電流で近似し、これらの電流の作る
磁場とボロイダルコイルに流れる電流の作る磁場の和が
、磁気プローブで測定した磁場と等しくなるように最小
二乗法を用いて上記複数の線電流の値を決定する。
８（１９８２）記載の方法がある。この方法では、プラ
ズマ電流を複数の線電流で近似し、これらの電流の作る
磁場とボロイダルコイルに流れる電流の作る磁場の和が
、磁気プローブで測定した磁場と等しくなるように最小
二乗法を用いて上記複数の線電流の値を決定する。
上記線−流の作る磁場とボロイダルコイルに流れる電流
の作る磁場の合成よりプラズマ形状を求める。第３図は
、上記積分器１１の原理を説明するための回路図である
。第３図において、１６は抵抗、１７は演算増幅器、１
８はコンデンサ、１９はアース線、ｖＩｎは上記積分器
１１の入力、’Ｊ６ｕｔは上記積分器１１の出力、ｉｏ
は演算増幅器１７のオフセット電流である。上記Ｖａｕ
ｔは、演算増幅器の利得ＡＶが十分きければ となる。くこで、右辺第２項は、オフセット電流ｉｏの
積分によって生じる電圧であり、時間とともに増大する
測定誤差信号である。従来のトカマク型核融合実験装暇
では、プラズマの放電時間は１０秒以内であり、上記測
定誤差の原因となる電圧は、あまり問題にならなかった
。将来のトカマク型核融合装置では、出力を効率よく取
り出すために、１０００秒以上もの長時間運転が必要と
なり、上記測定誤差は無視できないという問題がある。
の作る磁場の合成よりプラズマ形状を求める。第３図は
、上記積分器１１の原理を説明するための回路図である
。第３図において、１６は抵抗、１７は演算増幅器、１
８はコンデンサ、１９はアース線、ｖＩｎは上記積分器
１１の入力、’Ｊ６ｕｔは上記積分器１１の出力、ｉｏ
は演算増幅器１７のオフセット電流である。上記Ｖａｕ
ｔは、演算増幅器の利得ＡＶが十分きければ となる。くこで、右辺第２項は、オフセット電流ｉｏの
積分によって生じる電圧であり、時間とともに増大する
測定誤差信号である。従来のトカマク型核融合実験装暇
では、プラズマの放電時間は１０秒以内であり、上記測
定誤差の原因となる電圧は、あまり問題にならなかった
。将来のトカマク型核融合装置では、出力を効率よく取
り出すために、１０００秒以上もの長時間運転が必要と
なり、上記測定誤差は無視できないという問題がある。
しかも、（４）式右辺第２項が大きくなり、演算増幅器
の電ｇ？！！圧近くまで上昇すると積分器として動什し
なくなるという問題がある。上記プラズマ形状測定装置
において、磁気プローブ１０の数を増すと磁気プローブ
の数に対応して出カケープル１２の本数が増える。トカ
マク型核融合装置では、閉じ込め性能を良くするために
プラズマを大きく、経済性を高めるために真空容器を小
さくする必要がある。このため、上記トカマク型核融合
装置の真空容器２とプラズマ３の間の空間は狭く形状計
測に必要な多く（２０以上）の磁気プローブと出カケー
プルを狭い空間に設置するのは国道という問題がある。
の電ｇ？！！圧近くまで上昇すると積分器として動什し
なくなるという問題がある。上記プラズマ形状測定装置
において、磁気プローブ１０の数を増すと磁気プローブ
の数に対応して出カケープル１２の本数が増える。トカ
マク型核融合装置では、閉じ込め性能を良くするために
プラズマを大きく、経済性を高めるために真空容器を小
さくする必要がある。このため、上記トカマク型核融合
装置の真空容器２とプラズマ３の間の空間は狭く形状計
測に必要な多く（２０以上）の磁気プローブと出カケー
プルを狭い空間に設置するのは国道という問題がある。
本発明の目的は、狭い空間に設置でき、しかも長時間測
定の可能なプラズマ形状ＩＩＩ定装置を提供することに
ある。
定の可能なプラズマ形状ＩＩＩ定装置を提供することに
ある。
この目的を達成するために、本発明のプラズマ形状測定
装置では、複数の磁場測定手段から得られる磁場の空間
データを時系列データに変換し、データのケーブルを共
通にすることと、磁場の大きさに対応する信号を出力す
る直流磁場４１す定センサーを用いることにより、コン
パクトなシステムで長時間の形状測定を行うことを特徴
とするものである。
装置では、複数の磁場測定手段から得られる磁場の空間
データを時系列データに変換し、データのケーブルを共
通にすることと、磁場の大きさに対応する信号を出力す
る直流磁場４１す定センサーを用いることにより、コン
パクトなシステムで長時間の形状測定を行うことを特徴
とするものである。
以下、本発明の一実施例を図面によって説明する。第１
図は、本発明のプラズマ形状測定装置をトカマク型核融
合装置に設置した実施例を示す図である。第１図におい
て、１は磁場測定手段、２は真空容器、３はプラズマ、
５〜８は信号ケーブル、４は信号ケーブル５〜８を真空
容器２の内から外へ通すためのフランジ、９は磁場測定
手段１からの磁場測定データよりプラズマ形状を演算す
る演算器、一点鎖線ＡＢはトカマク型核融合装置の中心
線である。上記プラズマ形状測定装置は、磁場測定手段
１．複数の磁場測定手段１の信号を時系列データに変換
するための制御信号を伝送する制御ケーブル７、上記時
系列データを伝送する信号ケーブル５、上記磁場測定手
段１に電力を供給する化カケープル６、アース線８、演
算器９で構成される。上記磁場ｄ１す足手段１はプラズ
マ周辺の異なった位置に複数個設置され、それぞれの位
置での磁場を検出する。上記磁場測定手段１の構成例を
第４図に示す。この図において、２４は制御装置、２５
はアナログスイッチ、２６は磁場測定センサーである。
図は、本発明のプラズマ形状測定装置をトカマク型核融
合装置に設置した実施例を示す図である。第１図におい
て、１は磁場測定手段、２は真空容器、３はプラズマ、
５〜８は信号ケーブル、４は信号ケーブル５〜８を真空
容器２の内から外へ通すためのフランジ、９は磁場測定
手段１からの磁場測定データよりプラズマ形状を演算す
る演算器、一点鎖線ＡＢはトカマク型核融合装置の中心
線である。上記プラズマ形状測定装置は、磁場測定手段
１．複数の磁場測定手段１の信号を時系列データに変換
するための制御信号を伝送する制御ケーブル７、上記時
系列データを伝送する信号ケーブル５、上記磁場測定手
段１に電力を供給する化カケープル６、アース線８、演
算器９で構成される。上記磁場ｄ１す足手段１はプラズ
マ周辺の異なった位置に複数個設置され、それぞれの位
置での磁場を検出する。上記磁場測定手段１の構成例を
第４図に示す。この図において、２４は制御装置、２５
はアナログスイッチ、２６は磁場測定センサーである。
磁場測定手段１の動作を第５図を用いて説明する。第５
図（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ第４図に示した信号Ｖ
ａ、Ｖｂ及びＶｃの時間変化である。第４図において、
制御装置２４は入力信号Ｖａの立ち下がりを検出し、検
出した時間ｔ２より後の時間ｔ３よりある時間間隔ｔ３
〜ｔ４だけ第５図（ｂ）のような単一パルスＶｂを出力
する。このような制御袋！！２４の動作は単安定マルチ
バイブレータによって実現できる。
図（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ第４図に示した信号Ｖ
ａ、Ｖｂ及びＶｃの時間変化である。第４図において、
制御装置２４は入力信号Ｖａの立ち下がりを検出し、検
出した時間ｔ２より後の時間ｔ３よりある時間間隔ｔ３
〜ｔ４だけ第５図（ｂ）のような単一パルスＶｂを出力
する。このような制御袋！！２４の動作は単安定マルチ
バイブレータによって実現できる。
上記アナログスイッチ２５は、上記Ｖｂを入力信号とし
、Ｖｂが正の時間ｔ８〜ｔ４だけ導通し、磁場８１り定
センサーの出力線を信号ケーブル５に接続する。信号ケ
ーブル５には、第５図（ｃ）のように、磁場の大きさに
比例する信号が時間ｔａ”ｔａの間だけ出力される。第
４図において、磁場測定センサー２６は磁場に比例する
信号を出力するものであればよく、従来の形状測定装置
に使用されている磁気プローブと積分器の組み合わせで
実現できる。ただし、前に説明したように長時間の測定
が困難という問題がある。長時間の測定には、磁５Ｑｌ
ｌ定センサーとしてホール素子やマグネトレジスタを使
える。ホール素子は磁場に比例する電圧、マグネトレジ
スタは磁場に比例する抵抗として出力信号が得られる。
、Ｖｂが正の時間ｔ８〜ｔ４だけ導通し、磁場８１り定
センサーの出力線を信号ケーブル５に接続する。信号ケ
ーブル５には、第５図（ｃ）のように、磁場の大きさに
比例する信号が時間ｔａ”ｔａの間だけ出力される。第
４図において、磁場測定センサー２６は磁場に比例する
信号を出力するものであればよく、従来の形状測定装置
に使用されている磁気プローブと積分器の組み合わせで
実現できる。ただし、前に説明したように長時間の測定
が困難という問題がある。長時間の測定には、磁５Ｑｌ
ｌ定センサーとしてホール素子やマグネトレジスタを使
える。ホール素子は磁場に比例する電圧、マグネトレジ
スタは磁場に比例する抵抗として出力信号が得られる。
第５図（ｂ）において、制御装置２４の出力信号Ｖｂは
、ケーブル２３にも出力され、次段の磁場ｄ（り足手段
１の制御信号Ｖａとなる。次段の磁場測定手段１では、
同様の動作で時間ｔａ以後に磁場信号を信号ケーブル５
に出力する。
、ケーブル２３にも出力され、次段の磁場ｄ（り足手段
１の制御信号Ｖａとなる。次段の磁場測定手段１では、
同様の動作で時間ｔａ以後に磁場信号を信号ケーブル５
に出力する。
プラズマ形状を測定する場合、測定時間に演算器９より
一段目の磁場測定手段１の制御ケーブル７に第５図（ａ
）の信号Ｖ＆を送信し、一段目は二段目に、二段目は三
段目というように、上記制御信号Ｖｂは次から次へと送
信される６信号ケーブル５には、あらかじめ定めた時間
間隔で磁場の信号が出力され、磁場の空間変化が時系列
データに変換される。演算器９では、このような時系列
データを記憶し、同一時刻の空間変化データとして処理
する。プラズマ形状は、前に説明した公知例と同様の方
法で求める。一般に、プラズマの変化する時定数は１０
〜１００ ｍ ｓであるので、磁場測定手段１の全ての
出力を１００μｓ以下で記憶し、処理すれば、磁場測定
手段毎の測定時間のずれは無視できる。
一段目の磁場測定手段１の制御ケーブル７に第５図（ａ
）の信号Ｖ＆を送信し、一段目は二段目に、二段目は三
段目というように、上記制御信号Ｖｂは次から次へと送
信される６信号ケーブル５には、あらかじめ定めた時間
間隔で磁場の信号が出力され、磁場の空間変化が時系列
データに変換される。演算器９では、このような時系列
データを記憶し、同一時刻の空間変化データとして処理
する。プラズマ形状は、前に説明した公知例と同様の方
法で求める。一般に、プラズマの変化する時定数は１０
〜１００ ｍ ｓであるので、磁場測定手段１の全ての
出力を１００μｓ以下で記憶し、処理すれば、磁場測定
手段毎の測定時間のずれは無視できる。
本発明によれば、プラズマ形状測定が長時間でき、かつ
、磁場測定データを時系列信号にして一本の信号ケーブ
ルで伝送できるので、磁場の４１１定点数が増えても信
号ケーブル及び演算器のチャンネル数が増えず経済的で
あり、かつ、プラズマと真空容器の狭い空間内にプラズ
マ形状測定装置の設置が容易であるという効果がある。
、磁場測定データを時系列信号にして一本の信号ケーブ
ルで伝送できるので、磁場の４１１定点数が増えても信
号ケーブル及び演算器のチャンネル数が増えず経済的で
あり、かつ、プラズマと真空容器の狭い空間内にプラズ
マ形状測定装置の設置が容易であるという効果がある。
第１図は、本発明の一実施例をトカマク型核融合装置に
設置した場合の断面図、第２図は、磁気プローブを用い
た従来のプラズマ形状測定装置をトカマク型核融合装置
に設置した場合の断面図。 第３図は、第２図の積分器の原理図、第４図は、本発明
のプラズマ形状測定装置に用いる磁場測定手段の実施例
を示す説明図、第５図は、本発明の磁場測定手段におけ
る信号の時間変化を示す説明図である。
設置した場合の断面図、第２図は、磁気プローブを用い
た従来のプラズマ形状測定装置をトカマク型核融合装置
に設置した場合の断面図。 第３図は、第２図の積分器の原理図、第４図は、本発明
のプラズマ形状測定装置に用いる磁場測定手段の実施例
を示す説明図、第５図は、本発明の磁場測定手段におけ
る信号の時間変化を示す説明図である。
Claims (1)
- １、磁場測定装置とこの磁場測定装置の出力よりプラズ
マ位置及び形状を演算する演算器より成るプラズマ形状
測定装置において、前記磁場測定装置は、磁場の強さを
測定する磁場測定センサーと、この磁場測定センサーの
出力信号線を開閉するアナログスイッチと、このアナロ
グスイッチの開閉を制御する制御装置を設けた磁場測定
手段を複数個配置したことを特徴とするプラズマ形状測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60247080A JPS62108186A (ja) | 1985-11-06 | 1985-11-06 | プラズマ形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60247080A JPS62108186A (ja) | 1985-11-06 | 1985-11-06 | プラズマ形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62108186A true JPS62108186A (ja) | 1987-05-19 |
Family
ID=17158130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60247080A Pending JPS62108186A (ja) | 1985-11-06 | 1985-11-06 | プラズマ形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62108186A (ja) |
-
1985
- 1985-11-06 JP JP60247080A patent/JPS62108186A/ja active Pending
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