JPS5952997B2 - 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、とくにトカマク型の核融
合装置に関する。

核融合は、将来の重要なエネルギー源としてその研究・
開発が近年急速に進展しつつあり、それに伴ない核融合
装置も種々の型が考案されている。

いわゆるトカマク型核融合装置では、真空容器内にプラ
ズマを発生させるためのトロイダル磁場コイルとともに
、その真空容器内のプラズマを高温に加熱するためにジ
ュール熱を加えたり、プラズマ位置および形状を制御す
る等の機能を行なうポロイダル磁場コイルが不可欠な要
素となっている。

このポロイダル磁場コイルはその核融合装置内における
設置箇所が、プラズマに近い程作用効果が増大する。

従って、通常ポロイダル磁場コイルは装置の構成上可能
な限り真空容器とトロイダル磁場コイルとの間の空間に
配置される。

しかし、核融合装置が大型化すると、ポロイダル磁場コ
イルには、その自重とともに、当該コイルに大電流が流
れるときに生じる電磁力が働き、さらにジュール熱によ
る熱膨張等を生じるため、このポロイダル磁場コイルの
支持方法が重大な問題となってくる。

すなわち、ポロイダル磁場コイルの支持装置は、当該コ
イルに生じる熱膨張等を拘束しない構成が必要とされる
。

第１図は、従来方式におけるトカマク型核融合装置用ポ
ロイダル磁場コイルの支持装置の一例を示すものである
。

図において、核融合装置は、プラズマ８を内部に封じ込
めるためのｈ−ラス状に形成された真空容器２と、この
プラズマ８を発生させるために真空容器２を巻回するよ
うに設置された複数個のトロイダル磁場コイル１と、プ
ラズマ８にジュール熱を加えるために前記真空容器２を
１〜−ラス円周方向をとりかこむように設置された複数
個のポロイダル磁場コイル１３と、前記真空容器２、ト
ロイダル磁場コイル１およびボロイダル磁場コイル１３
を支持固定する円板状の上下各架台４，５と、この各上
下架台４，５を支持する中心支柱１１および複数個の外
側支持柱１２とにより構成されている。

前記ポロイダル磁場コイル１３は、円環状の真空容器２
に沿って第２図に示すように配設され、該真空容器２と
前記トロイダル磁場コイル１との間に装備された複数個
の環状支持板３により支持されている。

この環状支持板３は、第３図に示すように上架台４に固
着装備されたサポー）６Ａ。

７Ａと下架台５に固着装備されたサポー）６Ｂ。

７Ｂとにより、接続ボルト等で個定支持されている。

前記真空容器２には、プラズマ計測等を行なうためのポ
ート９が外部より上下架台４，５を貫通して垂直に装備
されている。

このポート９は、前記環状支持板３に直交する位置に配
置されている。

このため、環状支持板３は、ポー１−９部分において当
該ポート９を囲む接続部材３Ａ、３Ｂを介してボルト１
０により止められ、これによって環状に連続した構造と
なっている（第４図参照）。

そして、装置全体が稼動し、前記ポロイダル磁場コイル
１３に大電流が流されると熱膨張等によりトーラス半径
方向に変位し、これによって、ポロイダル磁場コイル１
３を固定している環状支持板３にトーラス半径方向の力
がかかるが、この力を環状支持板３の剛性により耐えよ
うとするものである。

一方、かかる従来技術によると、ポロイダル磁場コイル
１３を介在支持する環状支持板３の結合箇所が多いため
に、この環状支持板３の剛性が非常に弱くなる。

従ってこの剛性を補なうためには、環状支持板３の支持
にかかる上下架台４，５および中心支柱１１．外側支持
柱１２の寸法を増さねばならず装置全体が非常に大きく
なるという不都合が生じる。

また環状支持板３を固定支持するサポート６Ａ、７Ａお
よび６Ｂ、７Ｂはそれぞれ上架台４と下架台５に別々に
固着装備されているので、−上下架台４，５の間に相対
変位が生ずると、環状支持板３の破損事故などが生ずる
恐れがあり、安全性の面で重大な欠点を有していた。

本発明は、上記従来技術の欠点を改善し、ポロイダル磁
場コイルの熱膨張等によるトーラス半径方向への変位を
拘束することなく、しかも当該ポロイダル磁場コイルを
所定の位置に確実に保持する剛性を備えた安全性の高い
核融合装置を提供することをその目的とする。

本発明は、環状支持板をトロイダル磁場コイルの内径側
に位置せしめて装備するとともに、該環状支持板をトー
ラス半径外側と内側で支持する支持脚を装備し、一方の
支持脚を装置架台および支持板とにそれぞれ回動自在に
連結し、他方の支持脚を装置架台に対して摺動可能に装
備したことにより、前記目的を達成しようとするもので
ある。

以下、本発明の一実施例を第５図に基づいて説明する。

ここで前述した従来技術と同一構成部分については、同
一の符号を用いることとする。

図において、核融合装置は、プラズマ８を内部に封じこ
めるトーラス状に形成された真空容器２と、このプラズ
マ８を発生させるために真空容器２を巻回するように設
置された複数個のトロイダル磁場コイル１と、プラズマ
８にジュール熱を加えるために、前記真空容器２とトロ
イダル磁場コイル１との間の空間に真空容器２をトーラ
ス円周方向をとりかこむようにして該真空容器２と略同
心円状に設置された複数個のポロイダル磁場コイル１３
と、前記真空容器２、トロイダル磁場コイル１およびポ
ロイダル磁場コイル１３を、支持固定する円板状の上下
各架台４，５と、この上下各架台４，５を支持する中心
支柱１１および複数個の外側支持柱１２とにより構成さ
れている。

前記ポロイダル磁場コイル１３は、前述した従来技術と
同様に複数の環状支持板３１によって略等間隔に固定支
持されている。

この各環状支持板３１は、前記トロイダル磁場コイル１
の内径側で、かつ該トロイダル磁場コイル１の幅以内に
位置して装備されている（第６図参照）。

これにより、当該環状支持板３１は、継ぎ目のない剛性
大なる形状の独立した支持板となっている。

このように形成された前記各環状支持板３１は、第５図
における下部において、そのトーラス半径方向外側と内
側とに分かれた二組の支持脚１４．１７とにより支持さ
れている。

この支持脚１４．１７を介して、前記ポロイダル磁場コ
イル１３および環状支持板３１が下架台５上に支持され
ている。

前記支持脚１４．１７の内、外側の支持脚１４は、第７
図に示すように、トロイダル磁場コイル１を馬脚状にま
たぐ形で、その上端部が環状支持板３１と連結固着され
、下端部には摺動板１５か固着され、これによって当該
外側支持脚１４は下架台５上で摺動可能に構成されてい
る。

他方、内側の支持脚１７は、第８図に示すように、トロ
イダル磁場コイル１をまたぐ形の構造となっており、そ
の上端部がピン１６Ａを介して環状支持板３１を軸支し
、その下端部が下架台５に同じくピン１６Ｂを介して軸
支されている。

これらのピン接合により支持脚１７は回動自在の構造と
なっている。

前記真空容器２内のプラズマ８を計測するために、第５
図に示すように外部から垂直に各上下架台４，５を貫通
して延設されたポート９は、前記各環状支持板３１の相
互の間で、かつポロイダル磁場コイル１３の間隙をぬっ
て、前記真空容器２に直接接合されている。

その他の構造は、前述した従来技術と同一になっている
。

次に、上記実施例の全体的動作につき説明する。

いま、装置全体が稼動して、ポロイダル磁場コイル１３
に大電流が流れると、このポロイダル磁場コイル１３は
、上下方向の電磁力が作用した状態のままジュール熱に
よる熱膨張によってトーラス半径方向に変位しようとす
る。

この変位力は、ポロイダル磁場コイル１３を支持してい
る各環状支持板３１全体に伝達され、その合力Ｆは、当
該支持板３１の水平中心に作用する。

これにより、二組の支持脚１４．１７が、もし下架台５
に固定する構造であれば、支持脚１４．１７に膨大なモ
ーメン）ＭＡ−ＦＸＨ（ただし、Ｈは環状支持板３１の
水平中心から下架台５までの距離）が働く。

しかしながら、外側の支持脚１４部分は、下架台５上で
摺動可能に構成されているため、前記合力Ｆにより必然
的に摺動し、拘束力は摺動部の摩擦抗力ｆのみとなる。

この摩擦抗力ｆとつり合う力が環状支持板３１の水平中
心に作用するので、外側の支持脚１４の摺動部を基点と
して、環状支持板３１を回転させようとするモーメント
ＭＢ＝ｆＸＨが生ずる。

これに対し、内側の支持脚１７は環状支持板３１．及び
下架台とピン１６Ａ、１６Ｂにより回転自在に結合され
ているため、環状支持板３１が支持脚１４の底部を基点
に回転しようとするのに対し支持脚１７の引張方向の剛
性により支持拘束する。

かかる作用により、ポロイダル磁場コイル１３が熱膨張
等でトーラス半径方向に変位を生じてもこれを拘束する
ことなく強固に支持することが可能となり、また二組の
支持脚１４．１７が下架台５だけに設置されているため
、上下架台４，５の相対変位による環状支持板３１への
影響も生じない。

さらに前記環状支持板３１は、トロイダル磁場コイル１
の幅以内に配設されているため、分割結合箇所がなくな
り、高い剛性が保持できる。

以上のように本発明によると、大電流を流すポロイダル
磁場コイルに対して、その熱膨張を拘束せず逃がすとと
もに所定の位置に正しく保持することのできる支持装置
を有する安全性の高い核融合装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来における核融合装置を示す部分断面図、第
２図は第１図の■■−■■線に沿った断面図、第３図は
第１図のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ったサポートの部分拡大
図、第４図は第１図における支持板とポートとの直交部
分を示す拡大部分断面図、第５図は本発明における核融
合装置の一実施例を示す部分縦断面図、第６図は第５図
のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図、第７図は第５図のＶｌ
ｌ −Ｖｌｌ線に沿った拡大部分断面図、第８図は第５
図のｖｍ−Ｖｌｌｌ線に沿った拡大部分断面図である。 １・・・・・・トロイダル磁場コイル、２・・・・・・
真空容器、４・・・・・・上架台、５・・・・・・下架
台、１３・・・・・・ポロイダル磁場コイル、１４，１
７・・・・・・支持脚、３１・・・・・・環状支持板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 真空容器と、該真空容器を取り囲み、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
   ル磁場コイルと、該トロイダル磁場コイルと前記真空容
   器との間に該真空容器と同心円状に設置されたポロイダ
   ル磁場コイルと、該ポロイダル磁場コイルを支持するた
   めに前記真空容器と１へロイダル磁場コイルとの間の所
   定位置に装備された複数の環状支持板と、該環状支持板
   を支持脚を介して支承する架台とを備えた核融合装置に
   おいて、前記環状支持板を前記トロイダル磁場コイルの
   内径側に位置せしめるとともに、該環状支持板を１〜−
   ラス半径外側と内側から支持脚を介して前記架台に支承
   し、この支持脚の一方は前記架台と環状支持板とにそれ
   ぞれ回動自在に連結され、他方は架台に対して摺動可能
   に装備されることを特徴とする核融合装置。