(57)【要約】【課題】コンパクトに設計されたＩＴＥＲ（国際核融合実験炉）などに採用して超伝導マグネットなどに高電圧、大電流の電力を供給できる常伝導タイプのコンパクトな水冷導体を提供する。【解決手段】各々に外周に第１絶縁被覆３を設けたアルミ角導体２を２本寄り添わせ、その外側に２本の角導体を一括して覆う第２絶縁被覆４を設け、さらに、その外側に接地処理する遮蔽層５とその層５を兼用するなどした結束具を設け、それぞれの角導体に設けた冷媒通路の純水を流し、水冷しながら一方の角導体を直流送電路、他方の角導体を帰路にして高電圧、大電流を流す構造にした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷媒通路を、外周に第１絶縁被覆をそれぞれ設けた角導体を２本寄り添わせ、その外側に２本の角導体を一括して覆う第２絶縁被覆を設け、さらに、その外側に接地処理する遮蔽層と２本の角導体の結束具を設け、それぞれの角導体の冷媒通路に純水の冷却水を流し、角導体の一方を直流送電路、他方を帰路として使用するようにした高電圧、大電流用水冷導体。
【請求項２】
アルミ導体を角導体として用いた請求項１記載の高電圧、大電流用水冷導体。
【請求項３】
無機系絶縁材料を含むマイカテープ等の絶縁材で第１絶縁被覆を形成した請求項１又は２記載の高電圧、大電流用水冷導体。
【請求項４】
放射能耐性を有し、化学的にも安定な架橋絶縁材で第２絶縁被覆を形成した請求項１乃至３のいずれかに記載の高電圧、大電流用水冷導体。
【請求項５】
第２絶縁被覆の外側に締結具で締結して組立てるステンレススチール製の半割り筒を配置し、この筒を遮蔽層及び結束具として兼用する構造にした請求項１乃至４のいずれかに記載の高電圧、大電流用水冷導体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高電圧、大電流の送電に用いる常伝導タイプの水冷導体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
国際核融合実験炉、所謂ＩＴＥＲは、コスト削減を目指したコンパクト炉の最終設計段階にある。このＩＴＥＲには、高温プラズマの閉じ込めの面で有利と考えられているトカマク型の炉が採用される。トカマク型の炉は、ドーナツ状の真空容器の外側に磁場コイルを巻き、プラズマを真空容器中に浮かせ、このプラズマを電流を流して加熱する。そのトカマク型核融合実験炉に採用される超伝導マグネット等には大電力を供給する必要があるので、基幹部での電力供給は、ブスバー（以下導体と言う）での対応を検討せざるを得ない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
国内で使用されている導体は、低電圧大電流用又は高電圧低電流用であり、ＩＴＥＲで使用するような高電圧大電流用導体は他に類を見ない。
【０００４】
このため、ＩＴＥＲで使用する導体の仕様を従来の概念で設計すると碍子を使用した自冷、気中絶縁方式の大電流裸導体となり、スペース面での設置規制により使用不可能なものになってしまう。
【０００５】
ＩＴＥＲは、コスト削減のためのコンパクト設計がなされており、裸導体を充分な絶縁空間距離を保って配置できるだけのスペースを確保できない。
【０００６】
そこで、ＩＴＥＲなどに使用できる高電圧、大電流用のコンパクトな導体を新たに開発する必要性が生じた。
【０００７】
この発明は、その要求に応えることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、内部に冷媒通路を、外周に第１絶縁被覆をそれぞれ設けた角導体を２本寄り添わせ、その外側に２本の角導体を一括して覆う第２絶縁被覆を設け、さらに、その外側に接地処理する遮蔽層と２本の角導体の結束具を設け、それぞれの角導体の冷媒通路に純水の冷却水を流し、角導体の一方を直流送電路、他方を帰路として使用するようにした高電圧、大電流用水冷導体を提供する。
【０００９】
角導体は、軽量で取扱い易いアルミ導体が好ましい。
【００１０】
また、第１絶縁被覆は、電気絶縁性、耐熱性、耐火性、耐水性等に優れる絶縁材、例えば、マイカ、ガラスファイバなどの無機絶縁材料を含む絶縁材で形成すると好ましい。中でもマイカテープが施工し易く、安価でもあり、特に好ましい。
【００１１】
一方、第２絶縁被覆は、放射能耐性を有し、化学的にも安定な架橋高密度ポリエチレンなどの架橋処理された絶縁材で形成するのが好ましい。電子線やγ線を照射するなどして架橋された熱収縮チューブを用いてもよいが、収縮後のチューブに皺が残るとその部分の絶縁耐力が低下するので、この点には注意を要する。
【００１２】
接地処理する遮蔽層は、締結具で締結して組立てる金属製（耐食性のあるステンレススチールが好ましい）の半割り筒で形成すると、結束具を兼用したものにすることができる。金属テープを巻き重ねるなどして遮蔽層を形成し、その外側に結束層となる保護被覆を設ける（保護被覆による結束力が不足するときはその外側をリングなどで締付ける）構造にしてもよく、コスト面ではこの方が有利と思われる。
【００１３】
結束具は、通電時に２本の角導体間に強い電磁反発力が生じるので、その力に耐え得るものが必要である。
【００１４】
また、角導体中に流す冷媒は、高絶縁性が要求されるので純水を使用する。
【００１５】
【作用】
この発明の水冷導体は、角導体を純水で強制冷却するので、高電圧、大電流を流すことができる。
【００１６】
また、それぞれに絶縁処理した角導体を２本寄り添わせて結束し、角導体の一方を直流送電路、他方を帰路として使用するので、コンパクト化が図れ、敷設スペースが少なくて済む。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４に、この発明の水冷導体の実施形態を示す。これ等の水冷導体１は、２本の角導体２と、各々の角導体の外周に設ける第１絶縁被覆３と、互いに寄り添わせた２本の角導体を一括して覆う第２絶縁被覆４と、結束具を兼ねる遮蔽層５とからなる。
【００１８】
角導体２は、アルミ導体であり、内部に、導体の一端から他端に抜ける冷媒通路（穴）６を設けている。この冷媒通路は、図１に示すようにひとつの導体に複数設けてもよい。
【００１９】
第１絶縁被覆３は、絶縁マイカテープを所要厚みに巻きつけて形成されている。
【００２０】
また、第２絶縁被覆４は、架橋された樹脂の絶縁材、例えば、架橋高密度ポリエチレン、架橋低密度ポリエチレン等で形成されている。試作導体では熱収縮チューブ（住友電工製イラックススリーブＳＣ）を用いた。
【００２１】
遮蔽層５は、合わせ面に鍔を有し、その鍔をボルト・ナット７などの締結具で締付けて組立てるステンレススチール製の結束具を兼用した半割り筒５ａを用いた。８は遮蔽層５の内側の隙間を受けるスペーサであり、必要に応じて設けられる。
【００２２】
図１の水冷導体１は６８ＫＡ用、図２のそれは４５ＫＡ用、図３のそれは１０ＫＡ用として設計されている。これ等の水冷導体の寸法諸元を表１にまとめた。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
絶縁被覆の厚みは、耐電圧試験を行って決定した。耐電圧試験は、絶縁油中で導体とその外周に設けた絶縁被覆との間に電圧を印加し、貫通絶縁破壊が生じたときの電圧を測定する方法で行った。この試験では例えば３８ＫＶ×１分間と７５ＫＶインパルス電圧印加の場合、問題の無い耐圧性をもたせるために３ｍｍ以上（推奨値４ｍｍ）の絶縁被覆厚みが必要であった。また、空気中における絶縁空間距離（接地した遮蔽層の端部から導体露出部までの間の絶縁被覆長さ）の確認試験では７５ＫＶインパルスに対応するために最低３５０ｍｍ（推奨値５２５ｍｍ）の沿面距離が必要であった。
【００２５】
なお、試作導体については、第２絶縁被覆４を熱収縮チューブで形成したが、その熱収縮チューブは導体に対する被覆加工が大変であった。また、耐圧試験時に、熱収縮チューブに生じている皺の部分と熱収縮チューブ上に取付けた接地サポート間で印加電圧３０ＫＶ以上で放電現象が確認された。従って、印加電圧が３０ＫＶを越える導体ではチューブに皺を生じさせないようにする必要があり、加工が益々大変になる。この不具合を無くすために、第２絶縁被覆４は自己融着型の絶縁テープなどを巻きつけて形成することも考えられる。
【００２６】
また、結束具を兼ねる図示の遮蔽層５は、半割り筒５ａをプレス成形して作る必要があり、ボルト・ナット７の締付け数も多くなるので、図４に示すように、第２絶縁被覆４の外側に金属テープなどから成る遮蔽層９を設け、その外側に結束層１０を設ける構造にしてコスト低減を図ることも考えられる。結束層１０は、補強繊維（非導電性のガラス繊維などを用いる）に樹脂を含浸させたプリプレグを巻きつけて含浸樹脂を硬化させたものなどが考えられる。この結束層による結束力に不安があれば、結束層の外側に適当な間隔で締付リングを取付けて補強すればよい。
【００２７】
図５は、この発明の水冷導体のＩＴＥＲでの使用箇所の一例を示す。図中１１は、トカマク型核融合実験炉１２を収納する水平免震構造のトカマク建屋、１３は非免震構造の電源建屋である。電源建屋１３内に設置される電源盤１４から建屋の端まで、及びトカマク建屋の端から実験炉１２までの間にこの発明の水冷導体１を敷設し、建屋１１、１３間はトカマク建屋１１の地震等による揺れを吸収する水冷ケーブル（フレキシブル導体）１５（別途特許出願）で結ぶ構造にしている。
【００２８】
１６は、水冷導体機器取合部、１７は水冷導体直線接続部、１８水冷導体直角接続部であり、これ等は遮蔽カバー１９で囲われる。２０は水冷導体支持部、２１は接地部、２２は水冷ケーブル１５の吊り下げ金具、２３はケーブル１５の間隔保持スペーサ、２４はケーブル１５の支持碍子である。また、２５は、絶縁ゴムホース２６を介して水冷導体１の冷媒通路につながれる冷却水出入口である。剛体の水冷導体１とフレキシブルなケーブル１５の冷媒通路間も絶縁ゴムホース２６でつながれる。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の水冷導体は、冷却用純水を内部に通す角導体を第１絶縁被覆で覆い、その角導体を２本寄り添わせてその外周を第２絶縁被覆で覆い、その外側に遮蔽層を設け、その遮蔽層を兼用するなどした結束具で２本の角導体をひとつに束ねる構造にしたので、コンパクトなもので高電圧大電流を流すことができ、コンパクトに設計されたＩＴＥＲ用の導体としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
この発明の水冷導体の一例を示す断面図
【図２】他の例を示す断面図
【図３】更に他の例を示す断面図
【図４】遮蔽層と結束層を独立させた例を示す断面図
【図５】ＩＴＥＲにおける水冷導体の使用箇所の一例を示す図
【符号の説明】
１  水冷導体
２  角導体
３  第１絶縁被覆
４  第２絶縁被覆
５  結束具を兼用した遮蔽層
５ａ  ステンレススチール製半割筒
６  冷媒通路
７  ボルト・ナット
８  スペーサ
９  遮蔽層
１０  結束具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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