(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トロイダル磁場リップル低減のために、トロイダルコイルとプラズマの間の空間に設置する磁性体のトロイダル方向の幅を、磁性体の置かれる半径位置の円周をトロイダルコイルの個数のｎ倍に分割した幅(ｎは２以上の自然数)とすることにより、磁性体が作る磁場分布の高次のモードのリップルの内、トロイダルコイルの個数のｎ倍の次数のモードのリップル値を低く抑えたことを特徴とするトロイダル磁場発生装置。
【請求項２】
核融合実験装置に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のトロイダル磁場発生装置。
【請求項３】
核融合炉に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のトロイダル磁場発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は核融合実験装置および核融合炉のようなトロイダル磁場発生装置、特に磁性体を用いてトロイダル磁場のリップル値を低減することに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は例えば佐藤正泰、三浦幸俊「４．中型トカマク装置(ＪＦＴ−２Ｍ)へのフェライト綱の適用」プラズマ・核融合学会誌、第７４巻５号、１９９８年５月に示された従来のトロイダル磁場発生装置のトロイダルコイル１個分に対応する１区画を示す斜視図であり、図２において１はトロイダルコイル、２は磁性体、３はプラズマを表す。図２には示されていないが、実際にはプラズマ３は全体が後述する図１のプラズマ２３で示されるようにドーナツ形状をしており、図２で示されている部分は図１の１組の外周部分２１ａと内周部分２１ｂからなる１つのトロイダルコイル２１に対応する部分だけである。図１は図２の矢印をＺ方向とした場合のＸＹ平面の、プラズマ３の任意の高さでのＸＹ平面での断面図である。そしてトロイダルコイル１は図１(図１の１組の外周部分２１ａと内周部分２１ｂからなる１つのトロイダルコイル２１に対応)に示すように、装置の中心軸０の周りに、周方向に等間隔て複数個配置されている。
【０００３】
次に動作について説明する。トロイダルコイル１によって作られる磁場はプラズマ３中にトロイダル磁場を発生させる。この時、トロイダルコイル１間の磁場は、トロイダルコイル１直下の磁場に比べて弱くなるため、中心軸から同一の半径及び高さの位置での周方向の磁場分布には強弱が発生する。磁性体２を設置しない場合、トロイダル磁場はトロイダルコイル１直下で最も強く、トロイダルコイル１間で最も弱い。それ故、中心軸から同一半径及び同一高さの位置での中心軸一周にわたるトロイダル磁場の分布はトロイダルコイルの個数と同じ数の周期の強弱の磁場分布、すなわちトロイダルコイル直下で最も強く、トロイダルコイル間で最も弱い磁場分布ができる。
【０００４】
この分布の最大値と最小値の差を、最大値と最小値の和で割った値をリップル値と呼ぶ。中心軸一周を［０，２π］とし、その分布をフーリエ級数分解した場合の、各フーリエ級数の次数の成分をその次数のモードと呼ぶこととする。磁場分布は各次数のモードの重ね合わせで表現され、各モード毎のリップル値が定義できる。磁性体２を設置しない場合は、トロイダルコイルの個数と同じ数の次数のモードがもっとも大きく支配的である。このリップル値を小さくするために、磁性体２をトロイダルコイル１の直下のそれぞれの位置に配置し、磁性体２を周方向に磁化させて、磁性体２の周方向のそれぞれの端部にＳ極Ｎ極を発生させることにより、トロイダルコイル直下での磁場を弱くする一方、トロイダルコイル間の磁場を強くして、リップル値を小さくすることが考え出されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のトロイダル磁場発生装置においては、設置する磁性体の幅に対して明確な指針が存在しないため、磁性体を設置し、トロイダルコイルの個数に等しい次数のモードのリップル値を小さくできたとしても、たとえばそのｎ倍(ｎは２以上の自然数)の次数のモードの磁場分布を作ってしまう可能性があるという問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、トロイダルコイルの個数と同じ次数のモードのリップル値を小さくするとともに、磁性体を取り付けることにより発生する、トロイダルコイルの個数のｎ倍(ｎは２以上の自然数)の次数のモードの磁場の発生を小さくしたトロイダル磁場発生装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的に鑑み、この発明は、トロイダル磁場リップル低減のために、トロイダルコイルとプラズマの間の空間に設置する磁性体のトロイダル方向の幅を、磁性体の置かれる半径位置の円周をトロイダルコイルの個数のｎ倍に分割した幅(ｎは２以上の自然数)とすることにより、磁性体が作る磁場分布の高次のモードのリップルの内、トロイダルコイルの個数のｎ倍の次数のモードのリップル値を低く抑えたことを特徴とするトロイダル磁場発生装置にある。
【０００８】
またこの発明では、核融合実験装置あるいは核融合炉に上記トロイダル磁場発生装置を適用した。
【０００９】
この発明では、磁性体を付けることにより発生するトロイダルコイルの個数のｎ倍及び(偶数×ｎ)倍(ｎは２以上の自然数)の次数のモードの磁場分布を発生させない、または発生しても極めて小さく抑えたまま、目的とする次数のモードのリップル値を小さくするようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図について説明する。図１はこの発明の一実施の形態によるトロイダル磁場発生装置の断面図である。この図１は上述のように、図２の矢印をＺ方向とした場合のＸＹ平面の、プラズマの任意の高さでのＸＹ平面での断面図であり、磁性体２２を設置した状態を示している。図１において、２１は外周部分２１ａ(図２のａ側の部分)と内周部分２１ｂ(図２のｂ側の部分)が示されたトロイダルコイル、２２は磁性体、２３はプラズマを表す。
【００１１】
図１の如く、その高さの磁性体２２の板幅が、その高さにおける半径位置の円周を丁度、トロイダルコイル２１の個数のｎ倍に分割した幅またはそのｍ倍(ｎ、ｍは２以上の自然数、ｎ＞ｍ)またはそれらの幅近傍も含む幅の磁性体２２を各トロイダルコイル２１と対称面が一致するように配置すれば、トロイダルコイルが作るトロイダルコイルの個数と同じ次数のモードのリップル値を低減するとともに、トロイダルコイルの個数のｎ倍(ｎは前述のｎ)または(偶数×ｎ)倍の次数のモードの磁場分布を発生させない、または発生させても極めて小さく抑えることが可能である。
【００１２】
これは、磁性体２２の板幅が、その半径位置の円周を丁度、トロイダルコイルの個数のｎ倍に分割した幅またはそのｍ倍(ｍはｎより小さい自然数)の幅になっているからであり、このような分割数となっていれば、この磁性体２２の端部に発生するＳ極またはＮ極が丁度トロイダルコイル２１の個数と同じ次数のモードの磁場分布を発生し、トロイダルコイルが作る磁場のリップルをうち消す一方、そのｎ倍(ｎは前述のｎ)または(偶数×ｎ)倍の次数のモードの磁場分布を発生させないまたは発生させてもきわめて小さくするような対称性を持つことによるものである。
【００１３】
この発明のトロイダル磁場発生装置は、核融合実験装置あるいは核融合炉に適用できる。
【００１４】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、トロイダル磁場発生装置において、トロイダル磁場リップル低減のために、トロイダルコイルとプラズマの間の空間に設置する磁性体のトロイダル方向の幅を、磁性体の置かれる半径位置の円周をトロイダルコイルの個数のｎ倍に分割した幅またはその幅のｍ倍の幅(ｎ、ｍは２以上の自然数、ｎ＞ｍ)またはそれらに近い幅としたので、トロイダルコイルの個数と同じ次数のモードのリップル値を小さくするとともに、磁性体が作る磁場分布の高次のモードのリップルの内、トロイダルコイルの個数のｎ倍及びその偶数倍の次数のモードのリップル値を低く抑えたトロイダル磁場発生装置を提供できる。
【００１５】
またこの発明では、上記トロイダル磁場発生装置を核融合実験装置あるいは核融合炉に用いることにより、同様の効果を有する核融合実験装置あるいは核融合炉を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施の形態によるトロイダル磁場発生装置の断面図である。
【図２】  従来のトロイダル磁場発生装置のトロイダルコイル１個分に対応する１区画を示す斜視図である。
【符号の説明】
２１  トロイダルコイル、２１ａ  外周部分、２１ｂ  内周部分、２２  磁性体、２３  プラズマ。
【図１】
0004109803.tif 000002
【図２】
0004109803.tif 000003