JPS5950952B2 - 核融合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は核融合装置に係り、特に磁場によってトーラス
状のプラズマを閉じ込めるトーラス形の核融合装置に関
する。

トーラス形核融合装置は第１図に示す如くプラズマ１を
内部に閉じ込めるトーラス状の真空容器２、プラズマ閉
じ込め用の磁場を発生するトロイダルコイル３、垂直磁
場コイル５１，５２、垂直磁場巻戻しコイル６１゜６２
、及び図示しない水平磁場コイルを有し、トロイダルコ
イル３はコイルサポート４で支持され、コイルサポート
４の上下端はベース７に固着されている。

前記垂直磁場コイル５１，５２はプラズマ１のベース７
と平行な水平中心に対し上下対称の位置に真空容器２に
沿って配置され、プラズマ１のト−ラス中心線に平行な
垂直磁場を発生するものであり、この垂直磁場コイル５
１．５２はプラズマ１を閉じ込める磁場を形成するとと
もにプラズマ１０大半径を変化させることができる。

即ちトーラス状のプラズマ１に電流が流れているとき、
この電流がトーラス中心線につくる垂直磁場と同じ向き
に垂直磁場コイル５１．５２の発生磁場を強めればプラ
ズマ１の大半径は大きくなり、反対の向きに強めればプ
ラズマ１の大半径は小さくなる。

一方、プラズマ１の水平中心に平行で訃−ラス中心線に
関し対称な磁場（以下水平磁場という）はプラズマ１を
垂直方向に動かす力を発生する。

核融合装置がその水平中心に関し全く対称に作られてい
れば、水平中心内面での水平磁場は零となり、プラズマ
は上下に移動しない。

しかし実際の装置では製作公差や地磁気等装置外部の原
因により何らかの水平磁場が発生し、プラズマの位置を
垂直方向にずらしてしまう。

通常この水平磁場の大きさは前記垂直磁場の数１０分の
１程度である。

次に垂直磁場コイルと水平磁場コイルの原理を説明する
。

第２図は垂珍磁場発生の原理を示す概念図である。

上下１対のコイル８１．８２に同方向の電流を流すとコ
イル中心軸に平行な垂直磁場Ｂｖが生じる。

電流を逆方向に流せば垂直磁場Ｂｖの向きも反対になる
。

第３図は水平磁場発生の原理を示す概念図である。

この場合は上下のコイル９１，９２に互いに逆向きの電
流を流す。

第３図のような接続ではコイル中心軸から外に向かう水
平磁場ＢＲが発生する。

電流を逆方向に流せば外からコイル中心軸に向かう水平
磁場が生じる。

以上が垂直磁場コイルと水平磁場コイルの原理図で、従
来の核融合装置では前記の製作公差や地磁気等の装置外
部の原因になる水平磁場を打消すために専用の水平磁場
コイルを設け、該コイルによってプラズマの垂直方向の
位置を調整していた。

しかしながらこの従来の方法では水平磁場コイルやその
電源装置を新設しなければならず、装置が大型化複雑化
し、経済性、信頼性の点で問題があった。

本発明はこのような従来の欠点を除去するためになされ
たもので、その目的とするところは、水平磁場コイルを
用いることなくプラズマの垂直方向の位置を調整でき、
よって、装置が大型化することなく、構造が簡単で信頼
・１年の高い核融合装置を提供することにある。

本発明は内部にプラズマを閉じ込めるトーラス状の真空
容器のトーラス中心軸と直角方向に延びる水平軸に対し
て上下対称で、かつ、夫々が真空容器の沿って配置され
、前記真空容器の１〜−ラス中心軸と平行な垂直方向の
磁場を発生する上下の垂直磁場コイルの起磁力を互いに
異なるようにすることにより、所期の目的を達成するよ
うになしたものである。

以下本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第４図は本発明を実施した垂直磁場コイルの列の回路図
である。

この例では上下の２つのコイル１０１．１０２に独立し
た電源１１１，１１２をつけて値の異なる電流を流して
いる。

上のコイル１０１に流れる電流を■１＋■２下のコイル
１０２に流れる電流を１ｌ−Ｉ２とすると、上下コイル
１０１．１０２に同方向に流れる電流成分■１は垂直磁
場を発生し、コイル１０１，１０２に互いに反対方向に
流れる電流成分■２により水平磁場が生じる。

即ち、第４図の実施例では１対の垂直磁場コイル１０１
，１０２のそれぞれのブロックに独立な電源１１１，１
１２をつけることにより、水平磁場も発生させえいる。

なお本実施例では電源１１１．１１２としてサイリスタ
整流装置を用いたが、コンデンサやインダクタ、直流発
電機等から電流を供給しても効果は同様である。

第５図は本発明を実施した他の例の回路図である。

上下２つのコイル１０１，１０２の片方１０２に抵抗１
２を並列接続して電流を分流している。

この抵抗１２に流れる電流を２Ｉ２、電源電流を■１＋
１２とすると、抵抗と並列になっていないコイル１０１
には■１＋■２、抵抗１２と並列になったコイル１０２
には■１−■２の電流が流れることになる。

この場合電流■１は上下コイル１０１，１０２に同方向
に流れるから垂直磁場を発生し、Ｉ２は上下コイル１０
１，１０２に互に反対方向に流れるから水平磁場を発生
する。

故に第５図の例では１対の垂直磁場コイルの片方１０２
に抵抗１２を並列に接続することにより水平磁場も発生
することができる。

水平磁場の大きさは抵抗１２の値を変えることにより調
整できる。

本実施例では抵抗を用いたが、リアクトルのような回路
素子を用いても同様の効果を得ることができる。

第６図は第１図の如く巻戻しコイル１４がある場ねに対
し本発明を実施した例である。

この実施例ではコイル１ブロツク毎に巻戻しているが、
水平中心に対して反対側にあるコイルと巻戻しコイルを
抵抗１６でそれぞれ短絡している。

各々のコイルの分流比を同じにするためにこの例では抵
抗１６を連動としているが、別々に抵抗値を変えること
により垂直磁場・水平磁場の分布を変えることもできる
。

又、直列となるコイルの両端に抵抗を１つだけ並列に挿
入してもよい。

本実施例では１フ゛ロック当り２０ターンのコイルを用
い、ｌ０ＫＡの電流を流して約１０００ガウスの垂直磁
場を得ているが、本発明の如く上下を非対称した場合、
最大で約２００ガウスの水平磁場を発生させことができ
る。

一方、今までの例とは逆に水平磁場用として設置したコ
イルに、上下同方向の電流を通じて、垂直磁場を発生さ
せることができる。

しかし、一般には核融合装置に要求される水平磁場は垂
直磁場に比べてかなり小さく、従って水平磁場コイルも
あまり大きいものは用いられない。

本発明で示した、垂直磁場と水平磁場とを同時に発生さ
せるコイルはその名称の如何を問わず、本質的には垂直
磁場コイルで水平磁場をも発生させられるものと考えら
れる。

第７図は第６図と同様に巻戻しコイル１８１゜１８２を
有する垂直磁場コイル１７１，１７２に本発明を実施し
た例である。

この例では各ブロックに中間タップを設け、このタップ
毎に巻戻しをしている。

要求される水平磁場が垂直磁場に比べて非常に小さい場
合は分流抵抗２０の１対のみ、又は巻戻しコイルの抵抗
を省略してもよく、これにより細かい調整ができる。

比較的大きな水平磁場を要求される場合には抵抗２１の
対を追加すれば良い。

第８図は本発明の他の応用例である。

この例では分流抵抗を用いず、片方のコイル２２２にタ
ップ２４を設け、これを切換えることにより上下コイル
２２１，２２２の巻数を変え起磁力にアンバランスを生
じさせ、水平磁場を発生させるものである。

電流■、コイルのブロック当り全巻数をＮ、通電してい
るタップまでの巻数をＮ１とすると、１フ゛ロック当り の起磁力ＦＲに相当する水平磁場が発生する。

一方垂直磁場は１ブロック当り の起磁力Ｆ、ｒに相当する強さになる。

この実施例では、水平磁場の強さを連続的には変えられ
ないが、分流用の抵抗が不要となる利点がある。

以上説明した本発明の核融合装置のよれば、内部にプラ
ズマを閉じ込めるトーラス状の真空容器のトーラス中心
軸と直角方向に延びる水平軸に対して上下対称で、かつ
、夫々が真空容器に沿って配置され、前記真空容器の１
・−ラス中心軸と平行な垂直方向の磁場を発生する上下
の垂直磁場コイルの起磁力を互いに異なるようにしたも
のであるから、垂直磁場コイルによってプラズマを安定
に閉じ込める垂直磁場と水平磁場を発生できるため、水
平磁場専用のコイル、及び電源を設ける必要がなくなり
、装置が大型化することなく、構造が簡単で信頼性の高
い核融合装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は核融合装置の概略を示す断面図、第２図は垂直
磁場発生の原理を示す概念図、第３図は水平磁場発生の
原理を示す概念図、第４図は本発明の一実施例を示す垂
直磁場コイルの電源回路図、第５〜第８図は本発明の他
の実施例を示す垂直磁場コイルの電源回路図である。 １・・・・・・プラズマ、２・・・・・・真空容器、３
・・・・・・トロイダルコイル、５１． ５２． １０
１． １０２． １７１．１７２・・・・・・垂直磁場
コイル、１１１，１１２・・・・・・電源、１２，１６
，２１・・・・・・抵抗、２０・・・・・・分流抵抗、
２４・・・・・・タップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部にプラズマを閉じ込めるトーラス状の真空容器
   と、該真空容器のトーラス中心軸と直角方向に延びる水
   平軸に対して上下対称で、かつ、夫々が前記真空容器に
   沿って配置され、前記真空容器のトーラス中心軸と平行
   な垂直方向の磁場を発生する少なくとも１組の垂直磁場
   コイルとを有する核融合装置において、前記上下の垂直
   磁場コイルの起磁力を互いに異なるようにしたことを特
   徴とする核融合装置。 ２ 前記上下の垂直磁場コイルの電流値を互いに異なる
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の核融合装置。 ３ 前記上下の垂直磁場コイルの少なくとも一方の電流
   の分流回路を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の核融合装置。 ４ 前記上下の垂直磁場コイルの電源を互いに異なるよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   核融合装置。 ５ 前記上下の垂直磁場コイルの巻数比を互いに異なる
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の核融合装置。 ６ 前記上下の垂直磁場コイルの少なくとも一方に巻数
   切換タップを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項記載の核融合装置。