JPS63217606A - 超電導電磁石装置用極低温容器 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は超電導電磁石装置用極低温容器に係り、とく
にコイルクエンチなどの緊急時に速やかに内圧力を下げ
、かつ正常時には外部からの熱侵入の少ない放圧構造に
関する。

（従来の技術） 超電導コイルは通常、液体ヘリウムで冷却されるのでヘ
リウム容器に収容され、それらは真空断熱した容器に収
められる。超電導コイルは運転中に常電導に転移するい
わゆるクエンチ状態になる可能性を考えておかねばなら
ない。クエンチが発生すると、発熱のため多量の液体ヘ
リウムが蒸発して、超電導コイルを収容した容器の内圧
が上昇する。この圧力を逃がすために放圧装置が設けら
れる。

第４図に超電導コイルを収容した、従来技術による極低
温容器の断面構造を示す。ヘリウム容器３には液体ヘリ
ウム２が収納され、超電導コイル１は液体ヘリウム２に
浸漬されており、これらは真空容器４の中に真空断熱し
て収められている。

ヘリウム容器３の上部には上蓋５からの熱侵入を小さく
するため、例えば複数枚の反射板６および場合によって
は発泡プラスチック７が配置される。

なお本図ではヘリウム供給配管８と、戻り配管９および
冷凍機１０は簡略化して描いである。このような極低温
容器内で超電導コイ、ルがクエンチして内圧が上昇した
とき、内圧を下げるために放圧装置１１が設けられる。

第１図では破裂板として描いである。

（発明が解決しようとする問題点） 上に述べた従来の極低温容器では、超電導コイルがクエ
ンチして急速に多量のヘリウムガスが発生したとき、こ
のガスが放圧装置から流出するまでのガス流路が狭くか
つ直線流路でなく複雑であるためにこの流路での圧力損
失が大きく、ヘリウム容器３の内圧が過大となる恐れが
あった。さらに前述の圧力損失が大きいため、ヘリウム
容器３の内圧が放圧装置の設定圧力を大きく上まわる可
能性があり、ヘリウム容器３の強度設計が正しく行えず
、過大な安全率をもって設計せざるを得ないという問題
もあった。これに対して、コイル収納スペースから放圧
装置に至る放圧配管として、大口径の直管を設けるよう
にする場合には、ガス流路の圧力損失は小さくでき内圧
の上昇は防げるが、正常時には上部の室温部分がらの輻
射などの熱侵入が大きくなる。

この発明の目的は、従来技術の上記問題点を解決し、超
電導コイルのクエンチ時の圧力上昇を小さく押さえるに
充分なガス放出経路を備え、がっ正常時の熱侵入が小さ
いような極低温容器を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この発明では上述した問題点を解決するため、ヘリウム
容器内の超電導コイル収納スペースから放圧装置に至る
放圧配管の中に断熱部材を配設し、かつこの断熱部材は
放圧時に蒸発ヘリウムガスの圧力によって破壊され、内
部のヘリウムガスを外部に放出できるようにした。

（作用） この放圧配管は、太い直管で、圧力損失が充分小さいの
で、この放圧配管の内部に輻射などの熱侵入を小さくで
きる断熱部材を配設し、しがもその断熱部材は容器の内
圧力が大きくなると破壊され易く構成されることにより
正常時には外部からの熱侵入を防止し、かつ内圧力が異
常に上昇したときには前記熱性部材が破壊されて放圧装
置を介して容器外に放圧する作用がある。

（実施例） 以下この発明の実施例を図面により説明する。

第１図はこの発明の１実施例である極低温容器の縦断面
図で第４図のものと同一の部分には同一の符号を付し説
明は省略する。第１図の極低温容器ニオいて、超電導コ
イル１と液体ヘリウム２を収容したヘリウム容器３のコ
イル収納スペース１２から放圧装置１１に至る放圧配管
１３を備えている。放圧配管工３の内部には断熱部材真
として複数枚のアルミ蒸着マイラ１５が設置されている
。

それらのアルミ蒸着マイラ１５は、第２図の斜視図で示
したようにリング１６に張られ、支持棒１７で支持され
て放圧配管工３に固定されている。なお、第２図のアル
ミ蒸着マイラ１５にはスリット１８が設けられている。

これは内圧力が異常に大きくなった時にアルミ蒸着マイ
ラ１５が破れ易くするためである。正常時の熱侵入とし
て、輻射は多数のアルミ蒸着マイラ１５によって非常に
小さくなっている。放圧配管１３と支持棒１７の材料は
熱伝導率の小さい例えばステンレス鋼や繊維強化プラス
チックで形成され、断面積も充分小さくできるので、伝
導による熱侵入も小さくできる。

結局、第１図に示した本発明の極低温容器の熱侵入は、
第４図に示した従来技術による容器の熱侵人と同程度で
ある。

さて、超電導コイルがクエンチしたときには、液体ヘリ
ウムの蒸発による内圧の上昇によって放圧装置１１が開
放される。同時に流出するヘリウムガスによってアルミ
蒸着マイラ１５は容易に破壊し、放圧配管１３の内径と
ほぼ同程度の口径のガス流路が形成される。これにより
、コイル収納スペース１ｚの圧力は放圧装置１１の設定
圧力を上回ることがほとんどなく、かつ速やかに大気圧
まで下げることができる。

アルミ蒸着マイラのかわりに金属例えば銅やアルミニュ
ームの薄板によっても同様な効果作用を奏することがで
きる。

第３図は、本発明の他の実施例の極低温容器における断
熱部材を示すものである。

第３図において、充分大きい口径の放圧配管工３の内部
に、断熱部材として表面に反射性塗料を塗布した発泡ガ
ラス球１９を多数挿入しである。下端には落下防止のた
めに目の粗い網２０が設けられている〇 この実施例における熱侵入も、第４図に示した従来例に
おける熱侵入とほぼ同程度である。第３図の実施例にお
いて、超電導コイルがクエンチして放圧装置１１が開放
されたとき発泡ガラス球１９は軽いので、流出するヘリ
ウムガスによって容易に容器外に吹き上げられ、コイル
収納スペースの圧力が殆ど上昇することなく蒸発ヘリウ
ムガスを容器外に放出することができる。発泡ガラスの
かわりに、表面に反射性塗料を塗布した発泡プラスチッ
ク片によっても同様な効果作用を奏することは明らかで
ある。

（発明の効果） 本発明によれば、放圧配管を備えた極低温容器において
、放圧配管のなかに断熱部材、例えばアルミ蒸着マイラ
あるいは反射性塗料を塗布した発泡ガラスなどを挿入し
たので、放圧配管の口径を大きくしても正常時外部から
の熱侵入は小さく、かつ、この断熱部材は放圧時に蒸発
ヘリウムガスの圧力で破壊し外部に放圧され得るように
したので、コイルクエンチなどによって内圧が上昇した
ときには充分小さい圧力損失で蒸発ヘリウムガスを放出
でき、容器の内圧が過大になるのを確実に避けることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による極低温容器の縦断面図、
第２図は第１図における断熱部材を説明する斜視図、第
３図は本発明の他の実施例における断熱部材を示す縦断
面図、第４図は従来技術による極低温容器の縦断面図で
ある。 １：超電導コイル、ｚ：液体ヘリウム、３：ヘリウム容
器、１１：放圧装置、１２＝コイル収納スペース、１３
：放圧配管、１４＝断熱部材、１５ニアルミ蒸着マイラ
、１９：発泡ガラス球。 ≦ン 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）超電導コイルと液体ヘリウムとを収容したヘリウム
   容器と、緊急時にこのヘリウム容器の内圧力を外部へ放
   圧する放圧装置と、前記ヘリウム容器のコイル収納スペ
   ースから前記放圧装置にヘリウムを通す放圧配管とを備
   えた極低温容器において、前記放圧配管の中に断熱部材
   を配設し、かつこの断熱部材は放圧時に蒸発ヘリウムガ
   スの圧力によつて破壊され、内部のヘリウムガスを外部
   に放出できるようにしたことを特徴とする超電導電磁石
   装置用極低温容器。 ２）特許請求の範囲第１項に記載の極低温容器において
   、断熱部材は、表面に金属薄膜が蒸着された複数枚のプ
   ラスチック薄膜であることを特徴とする極低温容器。 ３）特許請求の範囲第１項に記載の極低温容器において
   、断熱部材は、複数枚の金属薄膜であることを特徴とす
   る極低温容器。 ４）特許請求の範囲第１項に記載の極低温容器において
   、断熱部材は、表面に熱反射性塗料を塗布した複数個の
   発泡ガラス球であることを特徴とする極低温容器。 ５）特許請求の範囲第１項に記載の極低温容器において
   、断熱部材は、表面に熱反射性塗料を塗布した複数個の
   発泡プラスチック片であることを特徴とする極低温容器
   。