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JPS5930236B2 - Torus type fusion device - Google Patents
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JPS5930236B2 - Torus type fusion device - Google Patents

Torus type fusion device

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Publication number
JPS5930236B2
JPS5930236B2 JP52101604A JP10160477A JPS5930236B2 JP S5930236 B2 JPS5930236 B2 JP S5930236B2 JP 52101604 A JP52101604 A JP 52101604A JP 10160477 A JP10160477 A JP 10160477A JP S5930236 B2 JPS5930236 B2 JP S5930236B2
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JP
Japan
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torus
toroidal
toroidal coil
fusion device
stress relaxation
Prior art date
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JP52101604A
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Japanese (ja)
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JPS5436497A (en
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泰也 井村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • 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)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトーラス型核融合装置に係り、特にそのトロイ
ダルコイルの支持構造を改良したトーラス型核融合装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a torus-type nuclear fusion device, and particularly to a torus-type nuclear fusion device with an improved support structure for its toroidal coil.

トーラス型核融合装置の構成は、内部にプラズマを収納
する円環状(トーラス状)の真空容器と、その真空容器
を取り囲み、かつ、トーラス方向に所定間隔をもって複
数個放射状に配列したトロイダルコイルが主なもので、
トロイダルコイルの電磁場により前記真空容器の内部に
プラズマを閉じ込めるものである。
The main structure of a torus-type fusion device is an annular (torus-shaped) vacuum container that stores plasma inside, and a plurality of toroidal coils that surround the vacuum container and are arranged radially at predetermined intervals in the direction of the torus. Something,
Plasma is confined inside the vacuum container by the electromagnetic field of the toroidal coil.

近年、核融合装置は、プラズマの閉じ込め時間などを長
くするため益々大形化し、電磁力は数十トンから数千ト
ンとなり、トロイダルコイル、及びこれを支持している
支持装置はこの電磁力に耐える必要が生じて来た。
In recent years, nuclear fusion devices have become increasingly larger in order to lengthen the plasma confinement time, and the electromagnetic force has increased from several tens of tons to several thousand tons. It became necessary to endure.

従来のトーラス型核融合装置における電磁力は比較的小
さかったため、トロイダルコイル自身で電磁力を支え、
トロイダルコイルを支持している支持装置はトロイダル
コイルを配列するだめの役目のみしか必要としなかった
The electromagnetic force in conventional toroidal fusion devices was relatively small, so the toroidal coil itself supported the electromagnetic force,
The support device supporting the toroidal coils was only required to serve as a stop for arranging the toroidal coils.

また、トロイダルコイルの温度上昇による熱膨張も装置
が小型であったため、さほど考慮する必要がなかった。
Furthermore, since the device was small, there was no need to consider thermal expansion due to temperature rise of the toroidal coil.

従って、支持装置はトロイダルコイルを保持する程度の
構造物であればよかった。
Therefore, the supporting device only needs to be a structure that can hold the toroidal coil.

しかしながら、核融合装置が大形化すると電磁力も強力
となり、これを支持装置で支持することになる。
However, as the fusion device becomes larger, the electromagnetic force also becomes stronger, which must be supported by a support device.

ところが、装置が大形化するとコイル導体の電流密度を
従来のものより上げるため、トロイダルコイルの温度が
上る。
However, as the device becomes larger, the current density in the coil conductor is increased compared to conventional devices, which increases the temperature of the toroidal coil.

これにより、トロイダルコイルは熱膨張による変形が生
じるが、支持装置で支持しているとコイル導体の内部応
力が大きくなる。
As a result, the toroidal coil undergoes deformation due to thermal expansion, but when supported by a support device, internal stress in the coil conductor increases.

コイル導体には=般に銅が用いられるが、高耐力銅を用
いても熱膨張による変形は防げるものではない。
Copper is generally used for the coil conductor, but even if high strength copper is used, deformation due to thermal expansion cannot be prevented.

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、トロイダルコイルの温度上昇による熱変形
量を逃がして内部応力を軽減し、しかも、強力な電磁力
にも耐えてトロイダルコイルを支持することのできるト
ーラス型核融合装置を提供するにある。
The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to relieve the internal stress by releasing the amount of thermal deformation caused by the temperature rise of the toroidal coil, and to make the toroidal coil withstand strong electromagnetic force. The object of the present invention is to provide a torus-type fusion device that can support the following.

本発明は内部にプラズマを収納するトーラス状の真空容
器と鎖交してその外側に放射状に配列し&複数個のトロ
イダルコイルのトーラス外周側と、このトロイダルコイ
ルの外周側を包みベースに支持されている支持部材との
間に、該トロイダルコイルの熱膨張による内部応力を緩
和する応力緩和部材を介在することにより、所期の目的
を達成するようになしたものである。
The present invention interlocks with a torus-shaped vacuum container that stores plasma inside and arranges it radially outside the toroidal coil, and the toroidal outer circumferential side of a plurality of toroidal coils and the outer circumferential side of this toroidal coil are wrapped and supported by a base. The intended purpose is achieved by interposing a stress relaxation member between the toroidal coil and the support member that relieves internal stress caused by thermal expansion of the toroidal coil.

以下、図面の実施例に基づいて本発明を説明する。The present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings.

第1図、及び第2図に本発明の一実施例を示す。An embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 and 2. FIG.

該図において、1は円環状の真空容器で、内部にプラズ
マ2を収納している。
In the figure, reference numeral 1 denotes an annular vacuum container, which houses plasma 2 inside.

3は真空容器2を取り囲み、かつ、トーラス周方向に所
定間隔をもって複数個配置されたトロイダルコイル装置
で、円盤状のトロイダルコイル4と、これを包むように
して覆い上、下ベース6.7に支持する支持装置5とで
構成される。
Reference numeral 3 denotes a toroidal coil device surrounding the vacuum vessel 2 and having a plurality of toroidal coils arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the torus, which is wrapped around a disk-shaped toroidal coil 4 and supported by upper and lower bases 6.7. It is composed of a support device 5.

このトロイダルコイル装置3ば、真空容器1内にプラズ
マ2を閉じ込め保持するための磁界を発生するものであ
る。
This toroidal coil device 3 generates a magnetic field for confining and holding the plasma 2 within the vacuum vessel 1.

8は本実施例よりトロイダルコイル4のトーラス外周側
9aと支持装置5との間に介在された応力緩和部材であ
る。
Reference numeral 8 denotes a stress relaxation member interposed between the torus outer peripheral side 9a of the toroidal coil 4 and the support device 5 in this embodiment.

この応力緩和部材8はヤング率の小さい物質がよく合成
樹脂を使用する。
This stress relaxation member 8 is preferably made of a synthetic resin material having a small Young's modulus.

電磁力はヤング率が小さくても、全周接触のため、力は
支持装置5に十分伝達することができる。
Even if the electromagnetic force has a small Young's modulus, the force can be sufficiently transmitted to the support device 5 because of the all-around contact.

応力緩和部材8として使用する合成樹脂においても熱が
加わると軟化し、熱が除去すると共に戻る熱可塑性プラ
スチックが最適である。
The best choice for the synthetic resin used as the stress relaxation member 8 is a thermoplastic plastic that softens when heat is applied and returns as the heat is removed.

従って、トロイダルコイル4は中心より外側、および上
下は応力緩和部材8を介して支持装置5とトーラス外周
側9aで接触し、内側は支持装置5に直接接してトーラ
ス内周側9aで保持されている。
Therefore, the toroidal coil 4 is in contact with the support device 5 on the outer circumferential side 9a of the torus outside the center and on the upper and lower sides via the stress relaxation member 8, and on the inside is directly in contact with the support device 5 and held on the inner circumferential side 9a of the torus. There is.

このように構成されるトーラス型核融合装置において、
トロイダルコイル4に通電することにより、トーラス中
心方向に働く中心方向力10とトロイダルコイル4の円
周方向に働くフープ力11等の電磁力が発生する。
In the torus-type fusion device configured in this way,
By energizing the toroidal coil 4, electromagnetic forces such as a center-direction force 10 acting toward the center of the torus and a hoop force 11 acting in the circumferential direction of the toroidal coil 4 are generated.

中心方向力10は支持装置5のトーラス内周側9bで支
え、フープ力11はトロイダルコイル4自身と応力緩和
部材8を介して支持装置5とで分担して受けることにな
る。
The center direction force 10 is supported by the torus inner peripheral side 9b of the support device 5, and the hoop force 11 is shared and received by the support device 5 via the toroidal coil 4 itself and the stress relaxation member 8.

また、トロイダルコイル4の温度上昇による熱膨張は応
力緩和部材8があることにより矢印12方向に逃げ、応
力緩和部材8は温度上昇に比例して軟化するためヤング
率が下り、トロイダルコイル4の熱膨張を緩和する。
In addition, thermal expansion due to the temperature rise of the toroidal coil 4 escapes in the direction of arrow 12 due to the presence of the stress relaxation member 8, and since the stress relaxation member 8 softens in proportion to the temperature rise, the Young's modulus decreases, and the toroidal coil 4 heats up. Reduce swelling.

応力緩和部材8はヤング率が下るが、圧縮変形のため支
持装置5へは力を伝達する。
Although the stress relaxation member 8 has a lower Young's modulus, it transmits force to the support device 5 due to compressive deformation.

従って、強力な電磁力に対しても十分支持することがで
きると共に、熱膨張によるトロイダルコイルにかかる内
部応力も緩和することができる。
Therefore, it is possible to sufficiently support strong electromagnetic force, and it is also possible to alleviate internal stress applied to the toroidal coil due to thermal expansion.

また、高電流密度を得ることにより、長時間、高温度の
核融合反応が得られるトーラス型核融合装置とすること
ができる。
Further, by obtaining a high current density, a torus-type nuclear fusion device that can perform a nuclear fusion reaction at a high temperature for a long time can be obtained.

尚、応力緩和部材8の一例として熱可塑性合成樹脂を用
いることを述べたが、その他の例としては四ふつ化合成
樹脂があり、この場合には四ふつ化合成樹脂と支持装置
5、或は四ふつ化合成樹脂とトロイダルコイル4とに発
生する透き間にフェノを含浸したテトロン不織布、或は
ガラス不織布を詰め込むようにすると効果的である。
Although it has been described that thermoplastic synthetic resin is used as an example of the stress relaxation member 8, other examples include tetrafluoroplastic synthetic resin, and in this case, the tetrafluoroplastic synthetic resin and the support device 5, or It is effective to fill the gap between the tetrahydrogen synthetic resin and the toroidal coil 4 with Tetron nonwoven fabric impregnated with phenol or glass nonwoven fabric.

以上説明した本発明のトーラス型核融合装置によれば、
内部にプラズマを収納するトーラス状の真空容器と鎖交
してその外側に放射状に配列した複数個のトロイダルコ
イルのトーラス外周側と、このトロイダルコイルの外周
側を包みベースに支持されている支持部材との間に、該
トロイダルコイルの熱膨張による内部応力を緩和する応
力緩和部材を介在したものであるから、装置が大型化し
て強力な電磁力が発生しても、これは支持装置で支持で
き、かつ、トロイダルコイルの温度上昇による熱変形は
応力緩和部材で吸収できるため、内部応力が軽減され此
種核融合装置に採用する場合には非常に有効である。
According to the torus-type nuclear fusion device of the present invention explained above,
The outer circumferential side of the torus of a plurality of toroidal coils arranged radially outside the toroidal coil interlinked with a toroidal vacuum vessel that stores plasma inside, and the supporting member that wraps the outer circumferential side of the toroidal coil and is supported by a base. Since a stress relaxation member is interposed between the toroidal coil and the toroidal coil to relieve internal stress caused by thermal expansion, even if the device becomes large and strong electromagnetic force is generated, it cannot be supported by the support device. In addition, the thermal deformation caused by the temperature rise of the toroidal coil can be absorbed by the stress relaxation member, which reduces internal stress and is very effective when used in this type of nuclear fusion device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のトーラス型核融合装置の一実施例を水
平に断面した断面図、第2図は第1図のA−A断面図で
ある。 1・・・・・・真空容器、2・・・・・・プラズマ、3
・・・・・・トロイダルコイル装置、4・・・・・・ト
ロイダルコイル、5・・・・・・支持装置、6・・・・
・・上ベース、7・・・・・・下ベース、8・・・・・
・応力緩和部材、9a・・・・・・トーラス外周側、9
b・・・・・・トーラス内周側、10・・・・・・中心
方向力、11・・・・・・フープ力。
FIG. 1 is a horizontal cross-sectional view of an embodiment of the torus-type nuclear fusion device of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1... Vacuum container, 2... Plasma, 3
...Toroidal coil device, 4 ... Toroidal coil, 5 ... Support device, 6 ...
...Top base, 7...Bottom base, 8...
・Stress relaxation member, 9a...Torus outer circumferential side, 9
b...Torus inner circumferential side, 10...Center direction force, 11...Hoop force.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 内部にプラズマを収納するトーラス状の真空容器と
、該真空容器と鎖交してその外側に放射状に配列した複
数個のトロイダルコイルと、該夫々のトロイダルコイル
の外周側を包みベースに支持されている支持装置とを有
するトーラス型核融合装置において、前記トロイダルコ
イルのトーラス外周側と支持装置との間に該トロイダル
コイルの熱膨張による内部応力を緩和する応力緩和部材
を介在したことを特徴とするトーラス型核融合装置。 2 前記応力緩和部材として熱可塑性合成樹脂を用いた
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のトーラス
型核融合装置。 3 前記応力緩和部材として四ふつ化合成樹脂を用いた
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のトーラス
型核融合装置。 −
[Scope of Claims] 1. A toroidal vacuum container that stores plasma therein, a plurality of toroidal coils interlinked with the vacuum container and arranged radially outside the vacuum container, and an outer peripheral side of each of the toroidal coils. In a torus-type nuclear fusion device having a support device that surrounds the toroidal coil and is supported by a base, a stress relaxation member is provided between the outer peripheral side of the torus of the toroidal coil and the support device to relieve internal stress caused by thermal expansion of the toroidal coil. A torus-type nuclear fusion device characterized by intervening. 2. The torus-type nuclear fusion device according to claim 1, wherein a thermoplastic synthetic resin is used as the stress relaxation member. 3. The torus-type nuclear fusion device according to claim 1, wherein a tetrahydrofurous synthetic resin is used as the stress relaxation member. −
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JPS5436497A JPS5436497A (en) 1979-03-17
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