JPS5979888A - Protection device for nuclear fusion device - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕　　・ 本発明は、核融合装置の保護装置に係り、特にプラズマ
異常によって引き起こされる真空容器の機械的損傷を防
止するに好適な保護装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a protection device for a nuclear fusion device, and particularly to a protection device suitable for preventing mechanical damage to a vacuum vessel caused by plasma abnormality.

〔従来技術〕[Prior art]

核融合装置４．とじては、第１図の原ｊ４．ｌｊ説明図
に示すように、円８′カ（ドーナツツ）状に形成された
中空の真空容器１に対し、ボロイダルコイル２によつ°
Ｃ図示矢印ｌｉｐの方向にボロイダルｉａ　頃！Ｉ　Ｉ
Ｔ　Ｆを印加し、これによって真空容器ｌ内にプラズマ
電流を励起させるように構成されるトーラス型のものが
知られている。Nuclear fusion device4. The ending is the original j4. in Figure 1. lj As shown in the explanatory diagram, a voloidal coil 2 is attached to a hollow vacuum container 1 formed in a donut shape.
Around the time of Boloidal ia in the direction of C arrow lip! I I
A torus-type device is known that is configured to apply T F and thereby excite a plasma current within the vacuum vessel I.

このようｆｒ、トーラス型のものにをノつて、ボロイダ
ル磁場１（、によってプラズマ５と真空容器１本体とに
、電流が誘起されることになるが、プラズマ電流を効率
よく流すために、真空容器１本体の内実（トロイダル）
方向の抵抗値を、プラズマに比して十分高くすることが
望まれている。そこで、第２図の説明図に示すように、
真空容器ｌの円環方向適宜個所に高抵抗部（例えばベロ
ー継手）１ｂを配置し、真空容器１に誘起される電流を
低減させることが考えられる。In this way, a current is induced in the plasma 5 and the main body of the vacuum vessel 1 by the voloidal magnetic field 1, but in order to efficiently flow the plasma current, Contents of 1 body (toroidal)
It is desired that the resistance value in the direction be sufficiently higher than that of plasma. Therefore, as shown in the explanatory diagram of Fig. 2,
It is conceivable to reduce the current induced in the vacuum vessel 1 by arranging a high resistance portion (for example, a bellows joint) 1b at an appropriate location in the annular direction of the vacuum vessel 1.

このように形成される真空容器１において、何らかの原
因によってプラズマつ着火不良、消滅あるいは不安クビ
等の異常が発生すると、ボロイダル磁場１［ｒにより誘
起されるプラズマ電流が流れなくなってしまうことがあ
る。プラズマ電流が急激に連断されたり、着火不良が発
生すると、真空容器ｌに印加されているボロイダル磁場
ｉＩｐの急激な変化に伴う誘起−流はすべて真空容器ｌ
に流されることになる。しかし、高抵抗部１ｂの影響に
よって円ｒＲ方向の閉ループ屯ｏｉｒ、とはならず、第
２図に示す各分割部Ｈａ内においで、さ１ざｔな方向成
分台：有する電流がｈ１５起される。これらのＩＬｔυ
；しの中で、第２図１９１中破縞ｊ６ａ、６ｂで示すよ
うに、トージス面の」１下に対象的なくら形・ＩＥ流■
１を考えることができる。In the vacuum vessel 1 formed in this manner, if an abnormality such as plasma ignition failure, extinction, or unsteady firing occurs for some reason, the plasma current induced by the voloidal magnetic field 1[r may stop flowing. If the plasma current is abruptly interrupted or ignition failure occurs, all of the induced current due to the rapid change in the voloidal magnetic field iIp applied to the vacuum vessel l will be lost to the vacuum vessel l.
will be swept away. However, due to the influence of the high resistance part 1b, a closed loop in the direction of the circle rR does not occur, and in each divided part Ha shown in FIG. Ru. These ILtυ
In the middle of the day, as shown by the broken stripes j6a and 6b in Fig. 2, there is a symmetrical hollow-shaped IE style below the Toges surface.
I can think of 1.

ところが、真空容器１の円環方向には、第２図図示破線
７に示すトロイダル磁場ＩＩＴが印加されているこＪ、
から、前記くら彫型流１１が流れることによって、各分
割部１ａには図中矢印ｘ、ｘ’の方向の力が作用する。However, a toroidal magnetic field IIT indicated by the broken line 7 in FIG. 2 is applied in the annular direction of the vacuum vessel 1.
As the hollow carving style 11 flows, forces in the directions of arrows x and x' in the figure act on each divided portion 1a.

この力は同−分割部１ａの両端に逆向きに作用するので
転倒力となシ、才だ、高抵抗部１ｂにはせん断力として
作用する仁とになる。Since this force acts in opposite directions on both ends of the split portion 1a, it becomes a falling force, and acts on the high resistance portion 1b as a shearing force.

従来は、核融合装置が小規模であったこともあυ、上ジ
１くの転倒力やせん断力は装置の肉厚−や、支持部利の
強度を増すことによって対処できる稈１現でで）つだが
、最近の実用化に向けだ大患、嘆装暦の鳴合には、上述
の転倒力や亡ん断力が極めて大きなものとなり、青空容
器や附病Ｉ吻等ケＪ］Ｑｆ４させてしまうということも
考えられ、対処′ｙが要望されていた。In the past, because fusion devices were small-scale, the overturning force and shearing force of the upper body could be counteracted by increasing the thickness of the device and the strength of the supporting parts. However, for recent practical use, the above-mentioned overturning force and crushing force have become extremely large in the case of large-scale illness, and the collapse force has become extremely large. It is possible that this could happen, and countermeasures were requested.

なお、上・１１）の課題はプラズマ異邦に起因するもっ
てあるから、プラズマ異常を直ちに回復させる′ｌＬ’
Ｊ　Ｉｉ′ｌ１１方法の検問も並行してなさｔｌている
が、その同容制御が失敗した局舎を考えろと、根本的な
解決方法となるものではない。In addition, since the problem in 11) above is caused by a foreign plasma, it is necessary to immediately recover from the plasma abnormality.
JIi'l11 methods are also being investigated in parallel, but considering the stations where the same capacity control has failed, this is not a fundamental solution.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明７）目的は、プラズマ異當時、真？容器に作用す
る転倒力やせん断力等の機械的応力を低減さぜ、真空容
器等の４１傷を防止できる保護装置を提供することにＡ
５る。The present invention 7) Is the purpose of plasma generation true at different times? A. To provide a protective device that can reduce mechanical stress such as overturning force and shearing force acting on a container, and prevent damage to vacuum containers, etc.
5ru.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明ｔよ、高抵抗部材に隣接する真空容器の器壁周方
向に流れる電流成分を含むくら彫型流を検出する電流検
出器と、前記高抵抗部材の両側の器壁に各々近接配置さ
れ前記くら形゛電流と逆方向の電流が通流されるように
形成されるコイルと、前記電流検出器によシ検出されろ
くら彫型流値と同等の逆方向電流を前記コイルに供給す
るコイル励（改電源と、ン：設け、転倒力？せん断力の
原因となる方向のくら彫型流成分を等何曲にｆＪ消すこ
とによシ、真空容器に作用する機械的応力を低減・相殺
させ、その損傷を防止させようとするものである。According to the present invention, there is provided a current detector for detecting a hollow current including a current component flowing in the circumferential direction of the vessel wall of the vacuum vessel adjacent to the high resistance member, and a current detector arranged close to the vessel wall on both sides of the high resistance member. a coil formed so that a current in the opposite direction to the lathe shape current flows therethrough; and a coil that supplies the coil with a reverse electric current equivalent to the lathe carving flow value detected by the current detector. The mechanical stress acting on the vacuum vessel is reduced and offset by extinguishing the hollow-shaped flow component in the direction that causes the overturning force and shear force. The aim is to prevent this damage.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.

第３図（ａ）　、　（＋１）に本発明の一実施例の真空
容器ケ示す。同図（ａ）は平面図、同図（１））は断面
図である。FIG. 3(a) and (+1) show a vacuum container according to an embodiment of the present invention. FIG. 5(a) is a plan view, and FIG. 1(1) is a sectional view.

第３区１（ａ）に示すように、真空容器１１は高抵抗部
としてのベロー継手１１ｂによって、゛初数の分割部１
１ａに分割されている。ベロー継手１１ｂに接する各分
割部１１ａの端部に沿って、保護コイル１７がそれぞれ
設けられている。この保護コイル１７は、第３図（ｂ）
及び第４図に示すよう忙、真空容器１１の水平中心面全
対称面として、上下対称に２分割され、上下がらベロー
継手１１ｂを挾むように形成されている。なお、図示保
護コイル１７は、図を１１１１単にするだめ、１ターン
のものを示しているが、ターン数は必要に応じて定めら
れる。また、分割部１１ａのベロー継手１１ｂに接する
器壁部に、ベロー継手ｌｌｂとの接合面に平行に流れる
電流成分を検出する電流検出器１８が設けられている。As shown in Section 3 1(a), the vacuum vessel 11 is connected to the "initial divided part 1" by the bellows joint 11b as a high resistance part.
It is divided into 1a. A protective coil 17 is provided along the end of each divided portion 11a in contact with the bellows joint 11b. This protective coil 17 is shown in FIG. 3(b).
As shown in FIG. 4, the horizontal center plane of the vacuum vessel 11 is divided into two symmetrically vertically as a plane of complete symmetry, and is formed so as to sandwich the bellows joint 11b from above and below. Note that the illustrated protective coil 17 is shown as having one turn for the sake of simplicity, but the number of turns is determined as necessary. Further, a current detector 18 is provided on a wall portion of the divided portion 11a in contact with the bellows joint 11b to detect a current component flowing parallel to the joint surface with the bellows joint llb.

第５図に、上記保護コイル１７の励磁電源とその制御回
路のブロック図を示す。FIG. 5 shows a block diagram of the excitation power source for the protective coil 17 and its control circuit.

第５図に示すように、各保護コイル１７は電流の向きを
一致させて直列に接続され、その両端は直流変換器１９
に接続されている。この直流変換器１９は、ボロイダル
コイル１２に励磁電流■２を供給する直流変換器１３の
１次側に接続されており、さらにこの１次側には、電源
装置２ｏより交流電力が供給されるようになっている。As shown in FIG. 5, each protective coil 17 is connected in series with the direction of current being the same, and both ends of the protective coil 17 are connected to a DC converter 19.
It is connected to the. This DC converter 19 is connected to the primary side of the DC converter 13 that supplies excitation current 2 to the voloidal coil 12, and AC power is further supplied to this primary side from the power supply device 2o. It has become so.

また、市７流検出器１８により検出されだくら彫型流Ｊ
１の検出信号は、保設コイル１７の制御装置２１に入力
されている。この制御装置２１はくら形゛電流１１が、
プラズマ異常の判定基準値１８以」−に達したとき、前
記電源装置２０にオフ指令を、前記直流変換器１３に回
生運転指令を、それぞれ出力するとともに、直流変換器
１９に対して保護コイル１７に前記■１に対応させて、
逆向きの保６）コイル電流■３を供給するように指令を
出力するようになっている。In addition, it was detected by the city 7 style detector 18 that
The first detection signal is input to the control device 21 of the storage coil 17. This control device 21 has a spiral current 11,
When the plasma abnormality judgment standard value 18''- is reached, an OFF command is output to the power supply device 20, a regenerative operation command is output to the DC converter 13, and the protective coil 17 is output to the DC converter 19. Corresponding to ■1 above,
A command is output to supply the reverse direction 6) coil current ■3.

このように１１１成される実施例の動作について、第６
図（ａ）〜（ｃｌ）全参照しながら説明する。Regarding the operation of the embodiment constructed as described above, the sixth section
The explanation will be given with reference to FIGS. (a) to (cl).

第６図（ａ）に示すように、プラズマ電流励起のために
直流変換器１３から、徐々に上昇ｒるボロイダルコイル
１２の励磁ｔｌＬ流Ｊ２が供給される（時間１ｏ→１．
闇）。時間【１においてＩ２’４（図示破線のように急
激に下降させることによって、プラズマが着火され、第
６　ｔ’−：／ｌ　（ｂ）の一点鎖線で示すプラズマ電
流が流れることになる。ところが何らかの原因によって
プラズマが着火されないと、ｆ５’（ｒ　６１シ１（ｈ
）０人線で示すように、プラズマＴＩＥｍ、は瞬時に零
となり、ボロイダル磁場変化のエネルギーによって第６
図（Ｃ）に示す破線のように真空容器１１にくら彫型流
Ｉ＋　が流れ、これによって第６図（ｄ）に示す破線の
ような転倒力が作用することになるのである。しかし、
本実施例でし土、前記くら彫型流ＩＩが基１帷イ直■８
を越えたとき、δ；τ６シｌ（ａΣに示す実線のように
、直流変換器１３を回生運転させて、ボロイダル磁場の
蓄積エネルギーを回収させることによって、■２の電流
下降率金抑えるようにしている。このために、くら彫型
流ＩＩは第６図（Ｃ）の冥純に示すように低減される。As shown in FIG. 6(a), for plasma current excitation, the DC converter 13 supplies an excitation tIL flow J2 of the voloidal coil 12 that gradually rises (time 1o→1.
darkness). At time [1], the plasma is ignited by rapidly lowering I2'4 (as indicated by the broken line in the figure), and a plasma current as indicated by the dashed line at the 6th t'-:/l (b) flows.However, If the plasma is not ignited for some reason, f5'(r61shi1(h
) As shown by the 0 person line, the plasma TIEm instantaneously becomes zero, and due to the energy of the voloidal magnetic field change, the 6th
The hollow-shaped flow I+ flows into the vacuum vessel 11 as shown by the broken line in FIG. 6(C), and this causes an overturning force to act as shown in the broken line in FIG. 6(d). but,
In this example, the soil of the above-mentioned Kurabori Kata style II is based on the base 1.
When it exceeds δ; τ6 (as shown by the solid line shown in aΣ), the DC converter 13 is operated regeneratively to recover the accumulated energy of the voloidal magnetic field, thereby suppressing the rate of current decline in ■2. For this reason, Kurahobori Style II is reduced as shown in Meijun in Figure 6(C).

さらに、保護コイル１７に１１　を打消すような逆向き
の電流■３が流される。これによって、見かけ」二＜ら
彫型流■１が相殺されるので、真空容器１１に作用する
転倒力は、第６図（ｄ）の実線にて示すように、大幅に
低減されることになる。Further, a current (3) in the opposite direction is applied to the protective coil 17 so as to cancel out the current (11). As a result, the apparent molding flow ■1 is canceled out, so the overturning force acting on the vacuum container 11 is significantly reduced, as shown by the solid line in FIG. 6(d). Become.

従って、本実施ｒｌｌによれば、ベロー継手に近接させ
て保Ｋｌコイルを設け、このコイルに逆↑Ｅ流を流して
くら彫型流を等節約に打消していることから、〈ら彫型
流に応じで発生する転句１力や、せん断力等の（ｉ’ｅ
　ｔｉ’ｃ的応力全応力ど零にさせることができ、プラ
ズマ異′帛に起因する核融合装置の４７ｉ傷ケ防止きせ
ることができる。Therefore, according to this implementation rll, a retaining Kl coil is provided close to the bellows joint, and the reverse ↑E flow is applied to this coil to cancel out the cross-cutting flow in an equally economical way. (i'e
The TI'C total stress can be reduced to zero, and damage to the nuclear fusion device caused by plasma abnormalities can be prevented.

また、本実施例によれば、プラズマ韮常時にボロイダル
コイルにに積されている磁気エネルギーを、回生さ山て
いるり）で、くら彫型流が低減されるとともに、その回
生電力によって保１：゛９コイル電流を供給するように
していることから、１°（ｙＱ＋コイル用として１１テ
別な１１Ｌ力源が不要となり、経済的であく）。In addition, according to this embodiment, the magnetic energy stored in the voloidal coil during normal plasma processing is regenerated (the magnetic energy is stored in the voloidal coil), so that the hollow-shaped flow is reduced, and the regenerated power is used to maintain the :゛9 Since the current is supplied to the coil, 1° (11L power source for the yQ+ coil is not required, making it more economical).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、プンズマシ）常
１ノ”］、真空容器に作用する転倒力やせん断力１・１
の機械的応力全低減さぜることかでき、これによって、
真空容器等の核融合装置の損傷を防止させることができ
るという効果がある。As explained above, according to the present invention, the pressure applied to the vacuum container is 1.1, the overturning force and the shear force acting on the vacuum container are 1.1.
The total mechanical stress can be reduced, thereby
This has the effect of preventing damage to nuclear fusion devices such as vacuum vessels.

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

第１図及び第２図ｔよ本発明を説明するだめの図、第３
図ＣＩ）　、　（＋））は本発明の一実施例の平面図及
び断面図、第４図は第３図図示実施例の部分詳細斜視Ｎ
１第５図は第３図図示実施例の制御関係ブロック図、第
６を刊（３）〜（ｄ）は動作を説明するための線図であ
る。 １１・・・直空容器、１１ａ・・・分割部、ｌｌｂ・・
・ベロー継手　１２・・・ボロイダルコイル、１３・・
・直流変ｔ？！器、１７・・・保護コイル、１８・・・
電流検出器、１９・・直流変換器、２１・・・側副装置
。 第　１　口 第２　図 飄 ￥　３　図 ＃）Figures 1 and 2 are illustrations for explaining the present invention, and Figure 3.
Figures CI) and (+) are a plan view and a sectional view of an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a detailed perspective view N of the embodiment shown in Figure 3.
1. FIG. 5 is a control-related block diagram of the embodiment shown in FIG. 3, and No. 6 (3) to (d) are diagrams for explaining the operation. 11...Direct air container, 11a...Divided part, llb...
・Bellow joint 12... Boloidal coil, 13...
・DC change t? ! device, 17... protection coil, 18...
Current detector, 19... DC converter, 21... Side device. 1st mouth 2nd picture ¥ 3 picture #)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １、高抵抗値を有する少なくとも１つの高抵抗部拐を介
して円環状に形成され、印加されるボロイダル磁場によ
って当該容器内部にプラズマが励起される真空容器を備
えた核融合装置において、前記高抵抗部材に隣接する前
記真空容器の器壁周方向に流れる電流成分を含むくら彫
型流を検出する電流検出器と、前記高抵抗部材の両側の
器壁に各各近接配置され前記くら彫型流と逆方向の電流
が流される通流路を有して形成されるコイルと、前記電
流検出器によシ検出されろくら彫型流値と同等の逆方向
電流を前記コイルに供給するコイル励磁電源と、金具え
て構成されることを特徴とする核融合装置の保護装置。1. A nuclear fusion device equipped with a vacuum vessel formed in an annular shape through at least one high resistance part having a high resistance value, and in which plasma is excited inside the vessel by an applied voloidal magnetic field. a current detector for detecting a hollow current including a current component flowing in the circumferential direction of the vessel wall of the vacuum vessel adjacent to the resistance member; and a current detector disposed close to the vessel wall on both sides of the high resistance member, and the hollow hollow form. a coil formed with a flow passage through which a current flows in a direction opposite to that of the flow; and a coil that supplies a reverse direction current to the coil that is equivalent to the lathe carving flow value detected by the current detector. A protection device for a nuclear fusion device characterized by comprising an excitation power source and a metal fitting.