(57)【要約】中心柱を有するトロイダル磁場コイルにおいて使用されるＨＴＳ組付体が記載される。ＨＴＳ組付体は、中心柱を貫通するべく配列された複数のＨＴＳテープ並列アレイを含む。各アレイは、一アレイにおけるすべてのテープのｃ軸が互いに平行となるように配列された複数のＨＴＳテープを含み、当該ＨＴＳテープのＨＴＳ層の平面が当該中心柱の第１半径に直交する。各ＨＴＳテープは、当該ＨＴＳテープのＨＴＳ層の平面の直交方向と当該テープのｃ軸とがなす角度であるｃ角を有する。複数のアレイは、第１セットのアレイ、及び第２セットのアレイを含む。第１セットのアレイにおける各アレイは、第１のｃ角を有する第１タイプのＨＴＳテープを含み、第２セットのアレイにおける各アレイは、第１のｃ角よりも大きい第２のｃ角を有する第２タイプのＨＴＳテープを含む。第１セットのアレイは、第２セットのアレイよりも第１半径の近くに配列される。
2021509543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心柱を有するトロイダル磁場コイルにおいて使用される高温超伝導体（ＨＴＳ）組付体であって、
前記中心柱を貫通するべく配列された複数のＨＴＳテープ並列アレイを含み、
各アレイは、一アレイにおけるすべてのテープのｃ軸が互いに平行となるように配列された複数のＨＴＳテープを含み、
前記ＨＴＳテープのＨＴＳ層の平面が前記中心柱の第１半径に直交し、
各ＨＴＳテープは、前記ＨＴＳテープのＨＴＳ層の平面の直交方向と前記テープのｃ軸とがなす角度であるｃ角を有し、
前記複数のアレイは、第１セットのアレイ、及び第２セットのアレイを含み。
前記第１セットのアレイの中の各アレイは、第１のｃ角を有する第１タイプのＨＴＳテープを含み、
前記第２セットのアレイの中の各アレイは、前記第１のｃ角よりも大きい第２のｃ角を有する第２タイプのＨＴＳテープを含み、
前記第１セットのアレイは、前記第２セットのアレイよりも前記第１半径の近くに配列される、ＨＴＳ組付体。
【請求項２】
複数のアレイは、対応するさらなるｃ角を有するさらなるタイプのＨＴＳテープを含む一以上のさらなるセットのアレイを含み、
各セットのアレイが、ｃ角が大きなＨＴＳテープを含むセットのアレイよりも前記第１半径の近くに配列される、請求項１に記載のＨＴＳ組付体。
【請求項３】
各セットのアレイが、前記中心柱の各半径が前記セットのアレイの少なくとも一つのアレイを貫通するように配列され、
前記中心柱の各半径は、前記第１半径から前記セットのアレイのＨＴＳテープのｃ角までの角度に存在する、請求項１又は２に記載のＨＴＳ組付体。
【請求項４】
各アレイのＨＴＳテープは巻線ＨＴＳコイルの一アークである、請求項１から３のいずれか一項に記載のＨＴＳ組付体。
【請求項５】
前記トロイダル磁場コイルのリターンリムに接合されるように構成された、請求項１から３のいずれか一項に記載のＨＴＳ組付体。
【請求項６】
トロイダル磁場コイルのための中心柱であって、
請求項１から５のいずれか一項に記載のＨＴＳ組付体を複数含み、
前記ＨＴＳ組付体は、前記中心柱のセグメントとして配列される、中心柱。
【請求項７】
２層のＨＴＳ組付体を含み、
第１層のＨＴＳ組付体は、第２層のＨＴＳ組付体の径方向外側に配置される、請求項６に記載の中心柱。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の中心柱を含むトロイダル磁場コイル。
【請求項９】
請求項７に記載の中心柱を含むトロイダル磁場コイルであって、
前記第２層のＨＴＳ組付体に接続される前記トロイダル磁場コイルのリターンリムが、前記第１層のＨＴＳ組付体に接続される前記トロイダル磁場コイルのリターンリムよりも大きな垂直範囲を有する、トロイダル磁場コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高温超伝導体（ＨＴＳ）に関する。詳しくは、本発明は、ＨＴＳを含むトロイダル磁場コイルのための構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
超伝導材料は典型的に、「高温超伝導体」（ＨＴＳ）及び「低温超伝導体」（ＬＴＳ）に分けられる。Ｎｂ及びＮｂＴｉのようなＬＴＳ材料は、ＢＣＳ理論により記述可能な超伝導性を有する金属又は合金である。低温超伝導体はすべて、約３０Ｋを下回る臨界温度（これを上回るとゼロ磁場であっても当該材料が超伝導性になり得ない温度）を有する。ＨＴＳ材料の挙動はＢＣＳ理論によっては記述されず、当該材料は、約３０Ｋを上回る臨界温度を有し得る（ただし、ＨＴＳ材料を定義するのは臨界温度というよりはむしろ、超伝導動作及び組成の物理的な差異であることに留意すべきである）。最も一般的に使用されるＨＴＳは、ＢＳＣＣＯ又はＲｅＢＣＯ（ここでＲｅはＹ又はＧｄが一般的な希土類元素である）のような「銅酸化物超伝導体」、すなわちクプラート（酸化銅基を包含する化合物）に基づくセラミックス、である。他のＨＴＳ材料は、鉄ニクタイド（例えばＦｅＡｓ及びＦｅＳｅ）及び２ホウ酸マグネシウム（ＭｇＢ２）を含む。
【０００３】
ＲｅＢＣＯは典型的に、図１に示される構造を有するテープとして製造される。このようなテープ５００は一般に、近似的に１００ミクロン厚であり、基板５０１（典型的には近似的に５０ミクロン厚の電気研磨ハステロイ）を含む。基板５０１の上には、ＩＢＡＤ、マグネトロンスパッタリング、又は他の適切な技法により、近似的に０．２ミクロン厚のバッファスタック５０２として知られる一連のバッファ層が堆積される。（ＭＯＣＶＤ又は他の適切な技法により堆積された）エピタキシャルＲｅＢＣＯ−ＨＴＳ層５０３は、１５のバッファスタックを覆い、典型的には１ミクロン厚である。１〜２ミクロンの銀層５０４が、スパッタリング又は他の適切な技法によりＨＴＳ層上に堆積され、銅スタビライザ層５０５が、電気めっき又は他の適切な技法によりテープ上に堆積される。これにより多くの場合、テープは完全にカプセル化される。
【０００４】
基板５０１は、製造ラインを通して供給されて後続層の成長を許容し得る機械的バックボーンを与える。バッファスタック５０２は、ＨＴＳ層が成長する２軸テクスチャを有する結晶テンプレートを与えることが求められ、その超伝導特性を損なう基板からＨＴＳへの元素化学拡散を防止する。銀層５０４は、ＲＥＢＣＯからスタビライザ層への低抵抗インタフェイスを与えることが求められ、スタビライザ層５０５が、ＲｅＢＣＯの任意部分が超伝導を停止する（「通常」状態に入る）事象において、代替電流経路を与える。
【０００５】
加えて、基板及びバッファスタックが存在しない代わりにＨＴＳ層の両側に銀層を有する「剥離」ＨＴＳテープを製造することもできる。基板を有するテープを「基板付」ＨＴＳテープと称する。
【０００６】
図２は、ＲｅＢＣＯテープ２００を示し、本明細書において使用されるｘ、ｙ、ｚ座標系を例示する。ｙ軸はテープの長さ沿い（すなわちテープ使用時の電流方向）であり、ｘ軸はテープの幅沿い（すなわちテープの平面内でｙ軸に直交）であり、ｚ軸はｘ軸及びｙ軸に直交する（すなわちテープの平面に対する法線方向）。
【０００７】
図３は、典型的なＲｅＢＣＯテープのｘ／ｚ平面における断面を示す。ＲｅＢＣＯ層自体は結晶性であり、テープにおける一点に対しＲｅＢＣＯ結晶の主軸が示される。ＲｅＢＣＯテープは、ＨＴＳ層３０１、銅クラッド３０２、及び基板３０３を有する簡略化された形態で示される。ＲｅＢＣＯの結晶構造は、業界でａ、ｂ及びｃと称される互いに直交する３つの主軸を有する。本開示の目的のために、我々は、ａｂ平面の磁場成分の配向への臨界電流の依存性を無視する。その結果、ａ軸及びｂ軸は互換可能とみなされ、ａ／ｂ平面（すなわちａ軸とｂ軸とによって画定される平面）としてのみみなされる。図３において、ＲｅＢＣＯ層３０１のａ／ｂ平面は、ｃ軸３２０に直交する単線３１０として示される。
【０００８】
テープの臨界電流は、ＲｅＢＣＯ結晶の厚さ及び品質に依存する。これはまた、周囲温度に近似的に反比例の依存性を有し、印加磁場の大きさに対しても同様となる。最後に、これは、ｃ軸に対する印加磁場の配向にも依存する。印加磁場ベクトルがａ／ｂ面３１０に存在するとき、臨界電流は、印加磁場ベクトルがｃ軸３２０に沿って整列しているときよりもかなり高い。臨界電流は、「ａ／ｂ平面外」磁場配向の両極端の間で滑らかに変化する。（実際には、臨界電流がピークを示す角度は一を超えてよい。さらに、ピークの振幅及び幅は、印加磁場及び温度の双方により変化するが、この説明の目的のため、我々は、最大臨界電流を与える印加Ｂ磁場の最適配向を画定する単一の支配的ピークを有するテープを考慮することができる）。
【０００９】
ＲｅＢＣＯテープは通常、ｃ軸がテープの平面に対して可能な限り直交するように製造される。しかしながら、いくつかの市販のテープは、ｘ／ｙ平面において垂直から３５度までの角度のｃ軸を有する。
【００１０】
ＨＴＳテープを配列してＨＴＳケーブルにすることができる。ＨＴＳケーブルは、導電材料（通常は銅）を介して長さ方向に接続された一以上のＨＴＳテープを含む。ＨＴＳテープは、積層され（すなわちＨＴＳ層が平行になるようにアレイ状に配列され）、又は、ケーブルの長さ方向に変化し得るいくつかの他のテープ配列を有する。ＨＴＳケーブルの注目すべき特別なケースは、単一ＨＴＳテープとＨＴＳ対である。ＨＴＳ対は、ＨＴＳ層が平行になるように配列された一対のＨＴＳテープを含む。基板付テープが使用される場合、ＨＴＳ対は、（ＨＴＳ層が互いに向き合う）タイプ０、（一方のテープのＨＴＳ層が他方のテープの基板に面する）タイプ１、又は（基板が互いに向き合う）タイプ２となり得る。２を超えるテープを含むケーブルは、ＨＴＳ対の中のテープのいくつか又はすべてを配列し得る。積層されたＨＴＳテープは、様々な配列のＨＴＳ対を含み得る。最も一般的には、タイプ１の対の一アレイ、又はタイプ０の対（又はタイプ２の対と同等）の一アレイのいずれかである。ＨＴＳケーブルは、基板付テープと剥離テープとの混合を含み得る。
【００１１】
本明細書において磁場コイルを記載する場合、以下の用語が使用される。
・「ＨＴＳケーブル」とは、一以上のＨＴＳテープを含む一ケーブルのことである。この定義では、単一のＨＴＳテープを一のＨＴＳケーブルとしてよい。
・「ターン」とは、磁場コイルの中のＨＴＳケーブルの一セクションであって、当該磁場コイルの内側を囲む（すなわち完全なループとしてモデル化され得る）一セクションのことである。
・「アーク」とは、磁場コイルの、当該磁場コイル全体に満たない連続長さのことである。
・「内径／外径」とは、磁場コイルの中心からＨＴＳケーブルの内側／外側までの距離である。
・「内周／外周」とは、磁場コイルの内側／外側まわりで測定される距離である。
・「厚さ」とは、磁場コイルのターン全体の半径方向の幅、すなわち内側半径と外側半径との差である。
・「臨界電流」とは、所与の温度及び外部磁場においてＨＴＳが通常になる電流である（ここで、ＨＴＳは超伝導転移の特徴点において「通常になった」とみなされ、テープはメートル当たりＥ０ボルトを発生する。Ｅ０の選択は任意であるが、普通はメートル当たり１０又は１００マイクロボルトとされる）。
・「臨界温度」とは、磁場及び電流が所与の場合にＨＴＳが通常になる温度である。
【００１２】
大まかにいえば、磁場コイルには２つのタイプの構造が存在する。巻き線によるものと、いくつかのセクションの組み付けによるものである。図２に示される巻線コイルは、ＨＴＳケーブル２０１をフォーマ２０２まわりに連続らせん状に巻き付けることによって製造される。フォーマは、磁場コイルの必要な内周を与える形状にされ、最終巻線コイルの一構造部分としてもよく、又は巻き付け後に除去してもよい。図３に模式的に示されるセクション状のコイルは、いくつかのセクション３０１からなる。各セクションは、いくつかのケーブル又は事前成形バスバー３１１を包含し、コイル全体のうちの一アークを形成する。これらのセクションがジョイント３０２によって接続されて完全なコイルを形成する。図２及び３のコイルのターンは、明確性を目的として離間されるように示されるが、一般にはコイルのターン同士を接続する材料が存在する。コイルは、「非絶縁」、「非絶縁」又は「部分的絶縁」となり得る。「非絶縁」のコイルは、コイルのターン間に電気絶縁材料を有する。「非絶縁」では、コイルのターンが径方向に、及びケーブル沿いに（例えばケーブルの銅安定材層同士を、はんだ付け又は直接接触により接続することによって）電気接続される。「部分的絶縁」では、ターン間の材料が、金属等の従来の導体の抵抗と、セラミック又は有機絶縁体等の従来の絶縁体の抵抗との中間の抵抗を有する。非絶縁コイルは一般に、以下に詳述される理由により、大きな磁場コイルにとって適切ではない。
【００１３】
図４は、「パンケーキコイル」として知られる特定タイプの巻線コイルの断面を示す。ここで、ＨＴＳケーブル４０１は、リボンのスプールと同様の態様で、平坦コイルを形成するように巻き付けられる。パンケーキコイルは、内周が任意の２次元形状となるように作られてよい。多くの場合、パンケーキコイルは、図５に示される断面の「二重パンケーキコイル」として設けられる。これは、反対方向に巻き付けられた２つのパンケーキコイル５０１、５０２を含み、当該パンケーキコイル間には絶縁部５０３が存在し、内部端子５０４が接続されて一緒にされる。これが意味するのは、一般にアクセス可能性が高い外部端子５２１、５２２に電圧を供給しさえすれば、コイルのターンを通る電流を駆動して磁場を生成し得るということである。
【００１４】
巻線コイルは、ジョイントされたバスバーから組み付けられたコイルよりも製造が著しく容易となる。ただし、いくつかの制約が存在する。例えば、コイルまわりの非対称性が高い磁場分布を有する磁石において、磁石内のケーブル（又はバスバー）を「傾斜させる」こと、すなわち、高磁場（したがってテープ当たりの臨界電流は低い）の領域に多くのＨＴＳを設け、低磁場（したがってテープ当たりの臨界電流が高い）の領域に少ないＨＴＳを設けることが有利となる。これは、単一の均一ケーブルから連続的に巻き付けられたコイルにおいては明らかに不可能である。磁場コイルを通る任意の所与断面におけるＨＴＳの量は、コイル全体にわたって（単一のケーブル断面内と）同じだからである。
【００１５】
セクション状コイルは、傾斜付きケーブル／バスバーによって容易に作ることができる。異なる量のＨＴＳを各セクションに、又は各セクションの異なる点に設けるだけでよい。しかしながら、セクション状コイルに必要なジョイントは、著しい電気工学的かつ機械工学的課題を提示する。当該ジョイントの抵抗を最小化しなければならないので、大きな機械的負荷を受ける場合が多くなり、正確なアラインメントが要求されるからである。加えて、セクション状コイルは常に、ジョイントゆえに同等の巻線コイルよりも高い抵抗を有する。全電流が、一のケーブル／バスバー内のＨＴＳから、ジョイント内の短距離の抵抗性材料（例えば銅）を通過し、その後、第２のケーブル／バスバー内のＨＴＳの中へと戻るからである。個々のＨＴＳテープ内側のＲｅＢＣＯ／Ａｇ界面の抵抗が、ＨＴＳケーブル／バスバーのジョイントの設計における制約因子を提示することが知られている。
【発明の概要】
【００１６】
本発明の一側面によれば、中心柱を有するトロイダル磁場コイルにおいて使用されるＨＴＳ組付体が与えられる。ＨＴＳ組付体は、中心柱を貫通するべく配列された複数のＨＴＳテープ並列アレイを含む。各アレイは、一アレイにおけるすべてのテープのｃ軸が互いに平行となるように配列された複数のＨＴＳテープを含み、当該ＨＴＳテープのＨＴＳ層の平面が当該中心柱の第１半径に直交する。各ＨＴＳテープは、当該ＨＴＳテープのＨＴＳ層の平面の直交方向と当該テープのｃ軸とがなす角度であるｃ角を有する。複数のアレイは、第１セットのアレイ、及び第２セットのアレイを含む。第１セットのアレイにおける各アレイは、第１のｃ角を有する第１タイプのＨＴＳテープを含み、第２セットのアレイにおける各アレイは、第１のｃ角よりも大きい第２のｃ角を有する第２タイプのＨＴＳテープを含む。第１セットのアレイは、第２セットのアレイよりも第１半径の近くに配列される。
【００１７】
他側面によれば、トロイダル磁場コイルのための中心柱は、上述した複数のＨＴＳ組付体を含む。ここで、これらのＨＴＳ組付体は、中心柱の複数セグメントとして配列される。
【００１８】
さらなる側面によれば、上述した中心柱を含むトロイダル磁場コイルが設けられる。
【００１９】
さらなる実施形態が請求項２以下に提示される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ＨＴＳテープの模式的な例示である。
【図２】座標軸を示すＨＴＳテープの例示である。
【図３】ＨＴＳテープの図であり、テープのａｂ平面及びｃ軸を示す。
【図４】巻線ＨＴＳコイルの模式的な例示である。
【図５】セクション状ＨＴＳコイルの模式的な例示である。
【図６】パンケーキＨＴＳコイルの断面の模式的な例示である。
【図７】二重パンケーキＨＴＳコイルの断面の模式的な例示である。
【図８】トロイダル磁場コイルの中心柱の断面の模式的な例示である。
【図９】トロイダル磁場コイルの模式的な例示である。
【図１０】典型的な中心柱のセグメントの断面の模式的な例示である。
【図１１】さらなる典型的な中心柱の断面の模式的な例示である。
【図１２】トロイダル磁場コイルの図１１の中心柱からリターンリムへの遷移の模式的な例示である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
トカマクプラズマチャンバ（又は他のアプリケーション）のためのトロイダル磁場コイルが、中心柱及び複数のリターンリムを含む。図８は、中央柱８０１の断面を示す。中央柱８０１は、Ｎ個のセグメント８０２（この例においてＮ＝８）に分割される。各セグメントは角度２αを張っており、２α＝（３６０／Ｎ）度である。各セグメント８０２は、リターンリムの一つ以上に対応する。図９に示されるように、リターンリム９０２はそれぞれが、対応するセグメント８０２を有するコイルを形成する。
【００２２】
トロイダル磁場コイルを製造する一つの方法は、アレイにされたＨＴＳケーブルを使用してＮ個のＤ字形状巻線コイルを製造することである。各Ｄ字形状コイルの「直立部」は、中心柱の１／Ｎとなるセグメントである。そして、当該コイルが、完全なトロイダル磁場コイルを形成するように組み付けられる。しかしながら、このような構造は、以下の２つの問題の一方に見舞われる。
・個々のコイルが、ＨＴＳテープが磁場と密接に整列するように（すなわちｃ軸が中心柱から近似的に径方向に向けられるように）配列される場合、各巻線コイルは、単一のＨＴＳテープ幅（二重のパンケーキコイルを使用する場合は普通どおりに２つのＨＴＳテープ幅）のみなので、必要なコイルの数が多くなる（例えば２００超過）。かかる配列は製造困難であるとともに、リターンリム間の空間が制限されるので、トロイダル磁場コイル内のコンポーネント（例えばプラズマチャンバ及び／又はポロイダル磁場コイル）について作業することが難しくなる。
・コイルが、少数のリターンリムを有する構造を許容するべく（例えば二重のパンケーキの積層による）多数のテープ幅に構成される場合、各スタックにおける外側パンケーキ内のＨＴＳテープは、磁場に整列しなくなる（積層体の縁に向かうほどミスアラインメントが増加する）ので、ＨＴＳの臨界電流が低減される。
【００２３】
以下に提案される代替的な構造は、それぞれが異なるｃ角（ｃ平面とＨＴＳテープの平面に直交する方向とのなす角）を有する多タイプのＨＴＳテープを使用する。巻線ＨＴＳコイルに関する問題点が上述されたが、当業者であれば、この構造もまた、以下に提示する巻線ＨＴＳコイルの中心柱の特性を有する中心柱セクションを有するセクション状ＨＴＳコイルにおいても使用できることがわかる。
【００２４】
図１０は、典型的な中心柱のセグメント１００１の断面である。各セグメントは同じ構造を有し得る。セグメント１００１は、いくつかの平行なアレイのＨＴＳテープ１０１１、１０１２、１０１３、１０１４、１０１５、１０１６を含み、これらのアレイは、ＨＴＳ層が半径１０１０に直交するように配向される。半径１０１０は、セグメントを貫通する（例えば接線方向に測定したアレイの中点を通る）。この例において６つのアレイが示されるが、アレイの数はセグメント及びＨＴＳテープの寸法に依存する。アレイは、単一又は二重パンケーキコイルの一部としてよい。
【００２５】
アレイ１０１１〜１０１６においては２タイプのＨＴＳテープが使用される。第１タイプのＨＴＳテープはｃ角βを有し、第２タイプのＨＴＳテープは、第１タイプのＨＴＳテープのｃ角βよりも大きなｃ角γを有する。セグメントの中心に向かうアレイ１０１３、１０１４は、第１タイプのＨＴＳテープから作られる。（接線方向に測定して）セグメントの外縁に向かうアレイ１０１１、１０１２、１０１５、１０１６は、第２タイプのＨＴＳテープから作られる。セグメントの中心から左側のアレイは、左方向を指すように配向されたｃ軸を有し、セグメントの中心から右側のアレイは、右方向を指すように配向されたｃ軸を有する。
【００２６】
一般に、各アレイに使用されるＨＴＳテープのタイプは、当該アレイにおけるＨＴＳテープのａ／ｂ平面と中心柱の磁場との最善のアラインメントを与えるように選択することができる。しかしながら、「最善のアラインメント」は、中心柱の特定の設計に依存する。磁場のみを考慮すれば、最善のアラインメントは一般に、ｃ軸と中心柱の半径とがなす角度が、各アレイの径方向外側端に向かって最小限にされる（磁場が中心柱の外側に向かって最高になる）ものとなるが、中心柱が受ける熱負荷及び応力によっては、当該アレイにおける何らかの他点でｃ軸と中心柱の半径とがなす角度を最小限にすることが有利となり得る。しかしながら、一般には、ＨＴＳテープに直交する中心柱の半径１０１０からの距離が大きいアレイが、当該半径に近いアレイよりも大きなｃ角を有することになる。
【００２７】
２を超えるタイプのＨＴＳテープを使用してもよい。各タイプのＨＴＳテープは異なるｃ角を有する。大きなｃ角を有するＨＴＳテープが、ＨＴＳテープに直交する半径から離れるように配置される。
【００２８】
セグメントの数Ｎは、最大のｃ角が近似的にαになるのを、例えばαの１０度以内となるのを、確保するように選択することができる。巻線コイルにとって、存在するセグメントが少なければ少ないほど、存在するリターンリムも少なくなる。トロイダル磁場の均一性を改善するべく、図１１に示されるように、２層のセグメントを与えることによって、セグメント角αを低減することなくリターンリムの数を増加させることができる。図１１は、中心柱１１００の第１層のセグメント１１０１及び第２層のセグメント１１０２の断面を示す。各層のセグメントは、上述したセグメント１００１と同様の構造にされる。第１層のセグメント１１０１は、第２層のセグメントの径方向外側に配置され、第２層のセグメント１１０２からセグメント角αだけずらされる。その結果、一方の層の各セグメントの中点が、他方の層におけるセグメント間の接合部と同じ半径上に存在する。この配列により、各セグメントに対応するリターンリムが、トロイダル磁場コイルまわりに均等に分散されることが確保される。
【００２９】
図１２は、図１１に係る中心柱の頂部を模式的に例示する。中心柱セグメント１１０１、１１０２から対応するリターンリム１２０１、１２０２への遷移が示される。中心柱の外側セグメント１１０１に対応するリターンリム１２０１は、内側セグメント１１０２に対応するリターンリム１２０２よりも高さが短いので、トロイダル磁場コイルを容易に組み付けることが許容される。これは、各リターンリムと各中心柱セグメントとの間の遷移領域を分離して取り出すという付加的な利点を有する。この領域は、トロイダル磁場コイルにおける高熱負荷領域となる傾向がある。リターンリム１２０１、１２０２は、等しい角度で離間され、中心平面において等しい半径を有する。再びであるが、問題が巻線コイルに関して特定されてきたが、図１１及び１２の配列はセクション状コイルにおいて複製されてよい。
【図１】
2021509543.tif 000003
【図２】
2021509543.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2021509543.tif 000007
【図６】
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【図７】
2021509543.tif 000009
【図８】
2021509543.tif 000010
【図９】
2021509543.tif 000011
【図１０】
2021509543.tif 000012
【図１１】
2021509543.tif 000013
【図１２】
2021509543.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月28日(2020.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トロイダル磁場コイルのための中心柱であって、
前記中心柱は複数のセグメント（１００１）を含み、
各セグメントは、第１セット及び第２セットの、ＨＴＳテープの並列アレイを含み、
前記ＨＴＳテープは、各アレイにおける前記ＨＴＳテープのＲｅＢＣＯ結晶構造のｃ軸が互いに平行となるように配列され、
各セグメントの中で前記ＨＴＳテープのＨＴＳ層の平面が前記セグメントを貫通する前記中心柱の対応半径（１０１０）に直交し、
各ＨＴＳテープは、前記ＨＴＳテープのＨＴＳ層の平面の直交方向と前記ＨＴＳテープのＲｅＢＣＯ結晶構造のｃ軸とがなす角度であるｃ角を有し、
前記第１セットのアレイの中の各アレイ（１０１３）のＨＴＳテープは、第１のｃ角を有する第１タイプのＨＴＳテープであり、
前記第２セットのアレイの中の各アレイ（１０１１、１０１２）は、前記第１のｃ角よりも大きい第２のｃ角を有する第２タイプのＨＴＳテープであり、
各セグメントの中で前記第１セットのアレイは、前記第２セットのアレイよりも前記対応半径の近くに配列される、中心柱。
【請求項２】
各セグメントは、対応するさらなるｃ角を有するさらなるタイプのＨＴＳテープを含む一以上のさらなるセットのアレイを含み、
各セグメントの中で各セットのアレイが、ｃ角が大きなＨＴＳテープを含むセットのアレイよりも前記対応半径の近くに配列される、請求項１に記載の中心柱。
【請求項３】
各セットのアレイが、前記中心柱のさらなる半径が前記セットのアレイの少なくとも一つのアレイを貫通するように配列され、
前記さらなる半径は、前記対応半径から前記セットのアレイのＨＴＳテープのｃ角までの角度に存在する、請求項１又は２に記載の中心柱。
【請求項４】
２層のセグメントを含み、
第１層のセグメントは、第２層のセグメントの径方向外側に配置される、請求項１から３のいずれか一項に記載の中心柱。
【請求項５】
前記トロイダル磁場コイルのリターンリムに接合されるように構成された、請求項１から４のいずれか一項に記載の中心柱。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の中心柱を含むトロイダル磁場コイル。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか一項に記載の中心柱を含むトロイダル磁場コイルであって、
各アレイのＨＴＳテープは巻線ＨＴＳコイルの一アークである、トロイダル磁場コイル。
【請求項８】
請求項４に記載の中心柱を含むトロイダル磁場コイルであって、
前記第２層のＨＴＳ組付体に接続される前記トロイダル磁場コイルのリターンリムが、前記第１層のＨＴＳ組付体に接続される前記トロイダル磁場コイルのリターンリムよりも大きな垂直範囲を有する、トロイダル磁場コイル。
【国際調査報告】
2021509543.tif 000015
2021509543.tif 000016
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