JPS628500A - 高周波加熱用アンテナ - Google Patents

高周波加熱用アンテナ

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JPS628500A
JPS628500A JP60147194A JP14719485A JPS628500A JP S628500 A JPS628500 A JP S628500A JP 60147194 A JP60147194 A JP 60147194A JP 14719485 A JP14719485 A JP 14719485A JP S628500 A JPS628500 A JP S628500A
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faraday shield
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plasma
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JP60147194A
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晴行 木村
藤井 常幸
池田 佳隆
靖 齋藤
立川 信夫
若林 邦朗
大森 順次
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Toshiba Corp
Japan Atomic Energy Agency
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Toshiba Corp
Japan Atomic Energy Research Institute
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

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  • Plasma Technology (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、核融合装置のプラズマ加熱に用いられる高周
波加熱用アンテナの改良に関する。
〔発明の技術的背景〕
重水素(D)とトリチウム(T)のD−T反応を利用し
た核融合装置は、例えば第6図に示す如く構成されてい
る。同図において符号101は内部にプラズマ102を
封じ込め、かつ高真空状態を維持するトーラス状の真空
容器であって、この真空容器101の内側にはプラズマ
102を包囲するようにブランケット103が一体に設
けられている。このブランケット103は内部にトリチ
ウム増殖材としてのリチウムを収容し、このリチウムを
冷却する冷却材流路(図示せず)を備えている。そして
、このブランケット103はプラズマ102から放射さ
れる高エネルギーの中性子と上記リチウムを反応させて
トリチウムを生成させ、このとき発生する熱エネルギー
を前記冷却材流路を流れる冷却材を介して外部へ取り出
す構成となっている。
前記真空容器101の周囲には、真空容器101のトロ
イダル方向にトロイダルコイル104が配設され、また
ボロイダル方向にボロイダルコイル105が配設されて
いる。これらのトロイダルコイル104及びボロイダル
コイル105は磁界発生コイルを形成するもので、各コ
イル104 、105および真空容器101は架台10
6上に設置されている。
一方、真空容器101の中央部には中心支柱107が真
空容器101の中空部を上下に貫通して立設されている
。この中心支柱107には変流器コイル108が巻回さ
れており、前記磁界発生コイルと共に変流器を構成して
いる。この変流器は磁界発生コイルに大電流を流して真
空容器101の内部に磁界を発生させるもので、真空容
器101内のプラズマ102は上記磁界によって生じる
電流でジュール加熱されるようになっている。
また、真空容器1の周囲にはイオンサイクロトロン共鳴
加熱(ICRF)装置と呼ばれる高周波2次加熱装置1
09が設置されている。この高周波2次加熱装置109
は、プラズマ102の回りに複数の高周波加熱用アンテ
ナ(以下、ループアンテナという)を設け、これらのル
ープアンテナに高周波電流を周軸給電線を介して供給す
ることにより真空容器101内のプラ17102をさら
に加熱するように構成されている。なお、第6図中11
0は真空排気装置、111は遮蔽体を示す。    。
第7図ないし第9図は従来のループアンテナの基本構造
を示すもので、このループアンテナ501は中心導体5
02.リターン導体503およびファラデーシールド5
04から構成されている。中心導体502はプラズマ1
02に面して設置され、周軸給電線301の内部導体3
02が接続されている。またリターン導体503は中心
導体502の後方に設置され、周軸給電線301の外部
導体303が接続されている。
これらの中心導体502及びリターン導体503は、第
8図に示す如くその終端部において短絡用導体505に
て連結されており、リターン導体503は高周波2次加
熱装置109から供給される高周波電流の帰路となって
いる。そして、前記ファラデーシールド504はプラズ
マ加熱に寄与しない不要電場成分を短絡するもので、中
心導体502を取り囲むようにコの字状に形成され、そ
の両端部はリターン導体503に固定されている。
このような基本構造のループアンテナ501は、プラズ
マ102からの中性子の衝突による熱負荷を軽減するた
めに核融合装置の第1′壁112より外側に設置される
。そして、ファラデーシールド504の内部にはプラズ
マ102からの熱□負荷や−γ線、あるいは中性子によ
る核発熱を冷却するために冷却流路403が形成され、
この冷却流路403に冷却媒体(例えば水)を流して熱
負荷を軽減する構造となっている。
上記浴却媒体は第9図に示す如くリターン導体−503
に接続された冷却媒体供給配管401よりリターン導体
503内の冷却媒体供給チャンネル402を介して前記
ファラデーシールド504内の冷却流路403へ供給さ
れる。そして冷却流路403内を流通した後、リターン
導体503内の冷却媒体排出チャンネル404へ流れ、
ざらにリターン導体503に接続された冷却媒体排出配
管405より外部へ排出される。なお、冷却媒体供給チ
ャ多ネル402内の冷却媒体の一部は、リターン導体5
03に形成された冷却流路406を通って中心導体50
2内の冷却流路407へ流れ、さらにリターン導体50
3内の冷却流−路408を経て前記冷却媒体排出チャン
ネル404へ流れるようになっている。
〔背景技術の問題点〕
ところで、このような従来のループアンテナではファラ
デーシールド504がリターン導体503に固定されて
いるため、プラズマ102のポ80イダル磁場と鎖交す
る短絡回路を形成する。
第10図はファラデーシールド1本当りについて形成す
る短絡回路を示したもので、この短絡回路にはプラズマ
・ディスラプション(プラズマが急激に消滅する現象)
時のボロイダル磁場Bpの急激な変化により電IIが誘
起される。この誘導電流■はトロイダル磁場BT及びボ
ロイダル磁場Bpと作用して大きな電磁力F1.F2を
発生する。特に、トロイダル磁場BTによる電磁力F1
はファラデーシールド全体をボロイダル方向に大きく変
形させるため、リターン導体503との結合部に大きな
応力が発生し、前記熱負荷と相まって゛ファラデーシー
ルド504のひび割れや破断等につながる可荒性がある
〔発明の目的〕
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、その目
的とするところはファラデーシールドの変形、ひび割れ
、破断等を防止し、信頼性の高い高周波加熱用アンテナ
を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は上記の目的を達成するために、ファラデーシー
ルドとリターン導体の結合部近傍の各ファラデーシール
ド間に板状のファラデーシールド・サポートを設けたこ
とを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を触明する。
第1図ないし第4図は本発明によるループアンテナの一
実施例を示すもので、このループアンテナ201はプラ
ズマに面して設置される中心導体202と、この中心導
体202の後方に設置されるリターン導体203と、プ
ラズマ加熱に寄与しない不要電場成分を短絡するファラ
デーシールド204から構成されている。上記中心導体
202には周軸給電線301の内部導体302が接続さ
れ、リターン導体203には周軸給電ll301の外部
導体303が接続されている。また、これらの中心導体
202及びリターン導体203はその終端部において短
絡用導体205(第2図参照)にて連結されており、リ
ターン導体203は高周波2次加熱装置109から供給
される高周波電流の帰路となっている。′一方、前記フ
ァラデーシールド204は中心導体202を取り囲むよ
うにコの字状に形成され、その両端部はリターン導体2
03に固定されている。このファラデーシールド204
とリターン導体203の結合部近傍の各ファラデーシー
ルド間には、板状のファラデーシールド・サポート20
6が設けられている。このファラデーシ−ルド・サポー
ト206はリターン導体203と一体化されており、各
ファラデーシールド・サポート206とファラデーシー
ルド204との間には第4図に示す如く各ファラデーシ
ールド間に発生する電位差を短絡するため、寸法吸収性
の優れた電気接触ガスケット207が設置されている。
また、ループアンテナ201はアンテナケース208に
収納され°、核融合装置の第1壁112より外側に設置
される。そして、ファラデーシールド204の内部には
冷却流路403が形成され、この冷却流路403に冷却
媒体(・例えば水)を流して熱負荷を軽減する構造とな
っている。
上記冷却媒体は第3図に示す如くリターン導体203に
接続された冷却媒体供給配管401よりリターン導体2
03内の冷却媒体供給チャンネル402を介して前記フ
ァラデーシールド204内の冷却流路403へ供給され
る。そして冷却流路403内を流通した後、リターン導
体203内の冷却媒体排出チャンネル404へ流れ、さ
らにリターン導体203に接続された冷却媒体排出配管
405より外部へ排出さ   。
れる。な伺、冷却媒体供給チャンネル402内の冷却媒
体の、一部は、す°ターン導体203に形成された冷却
流路406を通って中心導体202内の冷却流路407
へ流れ、さらにリターン導体203内の冷却流路408
を経て前記冷却媒体排出チャンネル404へ流れるよう
になっている。
上記の如く構成されるループアンテナ201は、第5図
に示すようにプラズマのボロイダル磁場Bpと鎖交して
電気的に一巡する短絡回路を形成し、プラズマディスラ
プション時に誘導電流Iが流れる。この誘導電流Iは前
述した如くトロイダル磁場By及びボロイダル磁場Bp
と作用して大きな電磁力Fl 、F2を発生し、この電
磁力によってファラデーシールド204をボロイダル方
向に大きく変形させる。しかし、本実施例ではファラデ
ーシールド204は、ファラデーシールド・サボ−ト2
06によって支持されているためボロイダル方向の変形
を抑制できる。なお、ファラデーシールド204には熱
負荷によるトロイダル方向の熱膨張も作用するが、ファ
ラデーシールド・サポート206はトロイダル方向には
何んら拘束していないので熱膨張による応力の発生はな
い。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、ファラデーシールド
とリターン導体の結合部近傍の各ファラデーシールド間
7に板状のファラデーシールド・す、ボートを設けたこ
とにより、プラズマ・ディスラプション時に発生する電
磁力によってファラデーシールドとリターン導体の結合
部にひび割れや破断等が発生するのを防止できる。
さらに本発明によれば、組立ての際ファラデーシールド
はファラデーシールド・サポート間に設置すればよいの
で寸法精度の向上が期待でき、製作コストを低減できる
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図は本発明によるループアンテナの一
実施例を示し、第1図は全体斜視図、第2図は縦断面図
、第3図は横断面図、第4図はファラデーシールドとリ
ターン導体の結合部近傍を示す斜視図、第5因はループ
アンテナに作用する電磁力を示す斜視図、第6図は核融
合装置の概略図、第7因、ないし第10図は従来のルー
プアンテナを示し、第7図は全体斜視図、第、8図は縦
断面図、第9図は横断面図、第10図はループアンテナ
に作用する電磁力を示す斜視図である。 102・・・プラズマ、109・・・高周波2次加熱装
置。 201・・・ループアンテナ、202・・・中心導体、
203・・・リターン導体、204・・・ファラデーシ
ールド、205・・・短絡用導体、206・・・ファラ
デーシールド・サポート、207・・・電気接触ガスケ
ット、301・・・周軸給NI。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第3図 j14図 第7図 第9図 第10図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)プラズマに面して設置され高周波2次加熱装置か
    ら周軸給電線を介して高周波電流が供給される中心導体
    と、この中心導体の後方に設置され前記高周波電流の帰
    路となるリターン導体と、前記中心導体を取り囲むよう
    にコの字状に形成されたファラデーシールドとを具備し
    た高周波加熱用アンテナにおいて、前記ファラデーシー
    ルドとリターン導体の結合部近傍の各ファラデーシール
    ド間に板状のファラデーシールド・サポートを設け、前
    記ファラデーシールドを支持することを特徴とする高周
    波加熱用アンテナ。
  2. (2)前記ファラデーシールド・サポートは、リターン
    導体と一体化されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第(1)項記載の高周波加熱用アンテナ。
  3. (3)前記ファラデーシールド・サポートは、ファラデ
    ーシールドとの間に電気接触ガスケットを介して設けら
    れることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の
    高周波加熱用アンテナ。
  4. (4)前記高周波2次加熱装置は、イオンサイクロトロ
    ン共鳴加熱装置であることを特徴とする特許請求の範囲
    第(1)項記載の高周波加熱用アンテナ。
JP60147194A 1985-07-04 1985-07-04 高周波加熱用アンテナ Expired - Lifetime JPH0746151B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01169898A (ja) * 1987-12-25 1989-07-05 Japan Atom Energy Res Inst 高周波加熱装置
CN102543223A (zh) * 2012-02-15 2012-07-04 中国科学院等离子体物理研究所 一种法拉第屏蔽冷却管可调角度的icrf天线结构

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