JPS6357925B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はトーラス形核融合装置に関し、更に
詳しく云えば、トーラス状に複数個が配置された
トロイダルコイル装置に関し、特に電磁力支持構
造に関するものである。

一般にトーラス形核融合装置は第１図および第
２図に示すように、複数個のトロイダルコイル
１、真空容器２、空心変流器コイル３、ポロイダ
ルコイル４等によつて構成されている。真空容器
２は断面が台形あるいは円形のドーナツ状をな
し、プラズマＰがこの中でトロイダル方向とポロ
イダル方向、および垂直方向の磁場で閉じ込めら
れるようになつている。トロイダルコイル１の形
状は、プラズマＰの形状に合わせ円形あるいはＤ
形をなす。プラズマＰの加熱は、真空容器２近傍
に巻回された空心変流器コイル３の磁束変化によ
り、プラズマＰに誘起電圧を生じさせ、これによ
る電流によつて行つている。

ところで、一般にトーラス形核融合装置のトロ
イダル磁界発生装置はトーラス円上に配列した複
数個のコイルに同一方向に大電流を流すことによ
り、トロイダル磁界を発生する。この磁界とコイ
ル電流の相互作用により、トロイダルコイルには
強大な電磁力が発生する。この電磁力はコイル全
体を大きくしようとする拡張力Ｆとして作用し、
その分布はトーラス内側程大きく、トーラス外側
に向い小さくなる。従つて、複数個のトロイダル
コイル全体を中心に集めようとする力（向心力）
Frが発生する。また、トロイダルコイル近傍に
設置したポロイダルコイルに大電流を流すことに
より、ポロイダル磁界を発生し、プラズマ加熱、
形状、位置制御を行うが、この磁界とトロイダル
コイル電流が鎖交し、トロイダルコイルを赤道面
を対称に転倒させようとする力が発生する。トー
ラス形核融合装置ではトロイダルコイルに発生す
る電磁力をどのように支持し、トロイダルコイル
に発生する応力をいかに小さくするかが問題にな
つている。

このような問題に対処すべく、従来のものは第
３図ないし第５図に示す構造としていた。

すなわち、第３図、第４図に示すように複数タ
ーン巻回された導体よりなるトロイダルコイル１
に発生する強大な電磁力に耐えられるようSUS
や強力アルミ合金等の非磁性材質よりなるコイル
支持枠５ａ，５ｂで収容する。コイル支持枠５
ａ，５ｂはトロイダルコイル１の自重、熱力、電
磁力Ｆ、向心力Fr、転倒力に耐えるようコイル
支持脚６を介し、架台７にボルト８により上部、
下部共強固に固定されている。また、トロイダル
コイルの内方端部のコイル楔部１ａの位置に向心
力Frを支持する楔状結合部５ｃを有している。

このコイル支持枠５ａ，５ｂで収容したトロイ
ダルコイル１を複数個トロイダル方向に並べ、コ
イル支持枠５ｂを中心側にして油圧ジヤツキ等に
よりコイル後方より力を加えてトロイダルコイル
１を放射状に正確に集め、各コイル支持枠５ａ，
５ｂの内方に設けた楔状結合部５ｃの楔状面を互
いに密着させ、向心力Frを楔状面を介して正確
に受け持たせるようコイル支持脚６を架台７にボ
ルト８で締付け固定する。また、第６図に示す転
倒力Fθに対しては第５図に示すようにコイル支
持枠５ａ，５ｂ間に設けた転倒防止ビーム９ａ，
９ｂを介して受け持たせている。ところが、最近
のように装置が大形化し、また発生磁界が高くな
るにつれ電磁力が増々強大化してくると、向心力
Frの支持および転倒力Fθの支持が困難となつて
きた。すなわち、向心力Frは楔状結合部５ｃの
楔状面での楔効果を持たせようとしているが、コ
イル大形化に伴いコイル全高が大きい為およびコ
イル製作精度が得にくくなり、油圧ジヤツキ等に
よる押し付け、ボルト８による固定を行つてもコ
イル支持脚６付近しか押付力Ftを発生せず、コ
イル全高にわたり押付力Ftを保持することは不
可能となつてきた。また、転倒力Fθを低減する
ため、転倒防止ビーム９ａ，９ｂを設けている
が、この転倒防止ビーム９ａ，９ｂはプラズマ観
測口１０を避けて配置されるため転倒力Foをコ
イル全面で支持できないこと又楔状結合部５ｃと
転倒防止ビーム９ａの距離ｌが大きくなりコイル
直線部の応力が大きいこと、および楔状結合部５
ｃの楔状面の押付力Ftが保持できないため楔状
面の転倒力Fθに対するねじり剛性が期待できな
くなつてきたこと、更に楔状面付近に転倒防止ビ
ームを設置しようとしてもトロイダルコイル１の
コイル数が増加してきている現状から極薄の転倒
防止ビームとなり、極薄の転倒防止ビームをボル
ト等でコイル支持枠５ａに固定する構造が採用で
きないため、コイル直線部付近の応力を低減でき
ない構造となつていた。

この発明は上記のような従来のものの欠点に鑑
みてなされたものであり、転倒力により発生する
応力を低減することができるトロイダルコイル装
置を提供することを目的としている。

以下、この発明の一実施例を第７図および第８
図に基づいて説明する。図において、１はトロイ
ダルコイルであり、コイル直線部をはずれたＲ部
が半径方向に長く構成されており、トロイダルコ
イル１を収容するコイル支持枠５ａ，５ｂもトロ
イダルコイル１のコイル直線部をはずれたＲ部に
沿う形状に構成されている。１１はコイル支持枠
５ａ，５ｂの直線部をはずれたＲ部に、例えばコ
イル支持枠５ａ，５ｂの楔状結合部５ｃに溶接も
しくは厚板や鍛造品から削り出して形成した締結
用補強部材であり、楔状結合部５ｃが半径方向に
延長された構造となる。また、コイル支持枠５
ａ，５ｂ間を結合するためのキー溝１１ａ，１１
ｂと、コイル支持枠５ａ，５ｂ間を締結するため
のスペース１１ｃを有している。尚、キー溝１１
ａは溝幅が広く、キー溝１１ｂは溝幅が狭く、両
者一対をなして段付キー溝が形成される。１２は
キー溝１１ａ，１１ｂに挿入され、コイル支持枠
５ａ，５ｂ間を結合するためのキーであり、段付
形状に形成されている。１３はスペース１１ｃ部
の補強部材１１に螺入され、コイル支持枠５ａ，
５ｂ間を剛に固定するボルトである。

次に動作について説明する。複数個のトロイダ
ルコイル１を架台７上に放射状に正確に集め、各
コイル支持枠５ａ，５ｂの楔状結合部５ｃの楔状
面を互いに密着させ、向心力Frを楔状面を介し
て正確に受け持たせるよう油圧ジヤツキ等により
コイル後方から力を加える。この状態でキー１２
をキー溝１１ａ，１１ｂに挿入し、相隣接するコ
イル支持枠５ａ，５ｂ間を結合する。これにより
コイル支持枠５ａ，５ｂ間の滑りも防止される。
更にボルト１３により相隣接するコイル支持枠５
ａ，５ｂ間を剛に固定する。以下順次トーラス方
向に上述した動作を繰り返し、トロイダルコイル
１を支持、固定する。このようにして製作された
トロイダルコイル装置は、コイル支持枠５ａ，５
ｂの楔状結合部５ｃが補強部材１１により半径方
向に延長された構造となると共にキー１２、ボル
ト１３による結合力、締付力により、コイル直線
部が従来のものに比べ、より強固に押し付けられ
ると同時に、コイル直線部をはずれた近傍に転倒
防止ビームを設けたと同等になり転倒力Fθを著
しく低減できる。従つて、転倒力Fθによるコイ
ル直線部付近の応力を低減させることができる。

尚、上記実施例では補強部材１１をコイル支持
枠５ａ間に配置する場合について述べたが、補強
部材１１をコイル支持枠５ａの上部又は下部に配
置するようにしてもよく、上記実施例と同様の効
果が期待できる。

この発明は以上説明した通り、コイル支持枠の
直線部をはずれた近傍に、コイル支持枠間を結合
並びに締結するためのキー溝並びにスペースを有
する補強部材を設け、キー溝にキーを挿入してコ
イル支持枠間を結合し、ボルトによりコイル支持
枠間を剛に固定したことにより、転倒力により発
生する応力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はトーラス形核融合装置の
概要を示す断面側面図および平面図、第３図およ
び第４図は従来のトロイダルコイル装置を示す断
面側面図および要部平面図、第５図は従来の転倒
防止ビーム部分を示す要部平面図、第６図はトロ
イダルコイルのコイル直線部に発生する転倒カパ
ターンを示す図、第７図および第８図はこの発明
の一実施例によるトロイダルコイル装置を示す要
部断面側面図および要部平面図である。 図において、１はトロイダルコイル、５ａ，５
ｂはコイル支持枠、５ｃは楔状結合部、１１は補
強部材、１１ａ，１１ｂはキー溝、１１ｃはスペ
ース、１２はキー、１３はボルトである。尚、図
中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部にコイルを収納し内方端部に楔状結合部
   を有する複数個のコイル支持枠、このコイル支持
   枠の直線部をはずれた近傍に設けられ、上記コイ
   ル支持枠間を結合並びに締結するためのキー溝並
   びにスペースを有する締結用補強部材、この補強
   部材のキー溝に挿入され、上記コイル支持枠間を
   結合するキー、上記スペース部の補強部材に螺入
   され、上記コイル支持枠間を剛に固定するボルト
   を備えたことを特徴とするトロイダルコイル装
   置。