JP3068922B2 - Superconducting magnet - Google Patents
Superconducting magnetInfo
- Publication number
- JP3068922B2 JP3068922B2 JP3326231A JP32623191A JP3068922B2 JP 3068922 B2 JP3068922 B2 JP 3068922B2 JP 3326231 A JP3326231 A JP 3326231A JP 32623191 A JP32623191 A JP 32623191A JP 3068922 B2 JP3068922 B2 JP 3068922B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- support
- bolt
- poloidal
- superconducting magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は核融合装置に好適な超電
導マグネットに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting magnet suitable for a nuclear fusion device.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5ないし図8を参照して従来のコイル
支持部について説明する。図5はトカマク型核融合装置
のポロイダル断面であり各コイルとその支持装置を示
す。図5では、トカマク型核融合装置を構成する他の機
器類は省略している。また、図6および図7は図5のA
部の部分拡大図を示している。ポロイダルコイル(1)
の支持構造の1つは核融合装置の中心軸に対して放射状
に設置されたトロイダルコイル(2)に設けた溝状の支
持棚(3)にポロイダルコイル(1)を設置し、支持カ
バー(4)をボルト(5)により締結し、垂直方向の電
磁力を支持する構造である。また、ポロイダルコイル
(1)の別の支持構造(図示せず)としては、トロイダ
ルコイル(2)に直接ポロイダルコイル(1)を設置
し、支持フレームをボルトにより締結し同じように電磁
力を支持する構造もある。両者とも半径方向の電磁力に
対してはコイル自身のフープ応力で支持する構造であ
る。2. Description of the Related Art A conventional coil support will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a cross-sectional view of the tokamak-type fusion device in a poloidal shape , showing each coil and its supporting device.
You. Fig. 5 shows other machines that make up the tokamak fusion device.
Instruments are omitted. FIGS. 6 and 7 show A in FIG.
2 shows a partially enlarged view of a part. Poloidal coil (1)
One of the supporting structures is that a poloidal coil (1) is installed on a groove-shaped support shelf (3) provided on a toroidal coil (2) installed radially with respect to the central axis of the fusion device. , Support
Bar (4) is fastened with bolts (5), and the vertical
It is a structure that supports magnetic force. Also, a poloidal coil
As another support structure (not shown) of (1), toroida
The poloidal coil (1) is installed directly on the coil (2)
And tighten the support frame with bolts to
Some structures support the force. Both have a structure that supports the electromagnetic force in the radial direction by the hoop stress of the coil itself.
【0003】図8はポロイダルコイル(1)に使用され
る導体の断面の部分拡大図で、金属製のコンジット
(6)の内部に超電導線(7)を多数収納した、いわゆ
るケーブルインコンジットタイプの超電導導体である。
このコンジット(6)の外周には素線絶縁(8)が施さ
れ、また、コイル全体に対地絶縁(11)が施されコイ
ルが構成されている。FIG. 8 shows a configuration of a poloidal coil (1) .
This is a so-called cable-in-conduit type superconducting conductor in which a large number of superconducting wires (7) are housed inside a metal conduit (6) .
The conduit (6) the outer peripheral wire insulation (8) facilities of <br/> is in the, also, the entire paired locations insulating coil (11) is a coil into force is constituted.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】大型の核融合装置およ
び将来の核融合炉では電源容量やエネルギ収支の点から
ポロイダルコイル、トロイダルコイルは超電導コイルが
使用される。超電導コイルは製作時及び組立時は常温で
あるが使用時は−269℃程度の極低温に冷却されるた
め各機器間に熱収縮上の問題が生じる。すなわち、図8
に示すようにコイルはコンジット(6)と絶縁材
(8)、(11)の複合材であり、一般に絶縁材(8)
および(11)の線膨張係数(α1)はコンジット
(6)およびポロイダルコイル(1)が設置される支持
棚(3)に使用する材料の線膨張係数(αs)より大き
い。このため常温から−269℃に冷却するとこの線膨
張係数の差に絶縁材の合計厚さ(t1)を乗じたギャッ
プ(g)が図7に示すように発生する。 g=(α1−αs)・t1・ΔT ここで、ΔTは常温から−269℃までの温度差を示
す。 SUMMARY OF THE INVENTION A large fusion device and
And future fusion reactors in terms of power capacity and energy balance
Superconducting coils are used for poloidal coils and toroidal coils.
used. Superconducting coils are at room temperature during production and assembly.
However, when used, it was cooled to an extremely low temperature of about -269 ° C.
This causes a problem of heat shrinkage between devices. That is,FIG.
The coil is made of conduit (6) and insulating material as shown in
(8) The composite material of (11), which is generally an insulating material (8)
And the coefficient of linear expansion (α1) of (11) is the conduit
(6) and support on which the poloidal coil (1) is installed
Larger than the linear expansion coefficient (αs) of the material used for the shelf (3)
No. For this reason, when cooled from room temperature to -269 ° C, this linear expansion
The total thickness of the insulating material (t1)MultipliedGya
(G) occurs as shown in FIG. g = (α1−αs) · t1・ ΔT Here, ΔT indicates a temperature difference from room temperature to −269 ° C.
You.
【0005】このような状態で装置を運転するとポロイ
ダルコイル(1)は電磁力により支持カバーに衝撃的に
当り、ポロイダルコイル外面の対地絶縁部(11)に損
傷を与え、このような運転をくり返し行うことにより絶
縁破壊に至る場合もある。従って、本発明は、冷却時に
コイルと各部材間に熱収縮差によるギャップを生じるこ
とのない超電導マグネットを提供することを目的とす
る。When the apparatus is operated in such a state, the poloidal coil (1) impacts on the support cover by electromagnetic force , damaging the ground insulating portion (11) on the outer surface of the poloidal coil, and repeating such an operation. May cause dielectric breakdown . Accordingly, an object of the present invention is to provide a superconducting magnet without causing gap due to thermal shrinkage difference between the <br/> coil during cooling the members.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、支持カバーの
取付ボルトの締込み時にコイル部に熱収縮差により生じ
るギャップ相当分のひずみをボルトの弾性限度内で予め
ボルトに与えておく。According to the present invention, a distortion corresponding to a gap caused by a difference in heat shrinkage in a coil portion when a mounting bolt of a support cover is tightened is given to a bolt in advance within an elastic limit of the bolt.
【0007】[0007]
【作用】従って、このような構成を採ることにより、コ
イル冷却時に、熱収縮差により生じる各部材間とコイル
部のギャップはボルトに予め与えたひずみが戻ることに
より相殺され、コイルは所定の空間にギャップなく設置
される。さらに、コイルに働く電磁力も確実に支持され
るため信頼性の高い超電導マグネットとすることができ
る。[Function] Therefore, by adopting such a configuration , the core
During yl cooling, the gap of each member between a coil portion caused by thermal contraction difference that strain previously applied to the bolt to return
Is more offset, the coil is provided without a gap in a predetermined space
Is done. Further, the electromagnetic force acting on the coil also reliably supported
Can have high because reliable superconducting magnet.
【0008】[0008]
【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図面を参照し
て説明する。図1は本発明の第1の実施例による超電導
マグネットのコイル支持装置を示している。図1におい
て、ポロイダルコイル(1)は凹形状をした支持棚
(3)内に収納、支持され、その上面には支持カバー
(4)が配設される。この支持カバー(4)は、支持棚
壁(3a)を貫通する長尺のボルト(5)により支持棚
(3)と強固に螺着される。なお、支持棚(3)に常温
のコイル(1)を収納した際に、コイル上面がコイル両
側の支持棚壁(3a)より高さg分だけコイル外に出る
ように、すなわち、常温で支持カバー(4)を配設した
ときには、支持棚壁(3a)と支持カバー(4)間にギ
ャップ(g)が形成される。なお、このギャップ(g)
の大きさは予めコイルの断面形状および支持棚形状から
算出される両者の熱収縮量の差以上の値に設定されてい
る。その他の点については従来のコイル支持装置と同一
であるので、その説明を省略する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a superconducting device according to a first embodiment of the present invention.
3 shows a coil support device for a magnet . Figure 1
The poloidal coil (1) has a concave support shelf
(3) housed and supported inside, with a support cover on top
(4) is provided. This support cover (4) is a support shelf
Support shelf by long bolt (5) penetrating wall (3a)
(3) is firmly screwed. The support shelf (3) has room temperature.
When the coil (1) is stored, the coil
Out of the coil by the height g from the side support shelf wall (3a)
In other words, the support cover (4) was disposed at room temperature.
Sometimes, a gap is provided between the support shelf wall (3a) and the support cover (4).
A cap (g) is formed. Note that this gap (g)
The size of the coil in advance based on the cross-sectional shape of the coil and the shape of the support shelf.
Set to a value equal to or greater than the difference between the calculated heat shrinkage
You. Otherwise the same as the conventional coil support device
Therefore, the description is omitted.
【0009】次に作用について説明する。常温組立時、
ボルト(5)にはポロイダルコイルと使用部材間の熱収
縮差により生じるギャップ(g)またはそれ以上のひず
みを与えた状態で支持カバー(4)と支持棚(3)とを
螺合する。すなわち、前記ギャップgがほぼゼロになっ
た状態まで支持カバー(4)と支持棚(3)とをボルト
(5)で締込んで固定する。ここで、Δlをボルトのボ
ルト締込み時の弾性的な伸び量としたとき、Δlはgと
等しいか、又はgより大きい値に設定する。Next, the operation will be described. At normal temperature assembly,
The bolt (5) has a gap (g) or more strain caused by a difference in heat shrinkage between the poloidal coil and the member to be used.
The support cover (4) and the support shelf (3)
Screw together. That is, the gap g becomes almost zero.
The support cover (4) and the support shelf (3)
Secure by tightening in (5). Here, Δl is
Δl is set to a value equal to or greater than g, when the amount of elastic elongation at the time of tightening is set.
【0010】ここで、 σ=E・ε =E・(Δl/l) より Δl=(σ・l)/E Δl:ボルト締込み時の伸び量 σ :ボルト締込み時の応力 ε :ボルト締込み時のひずみ l :ボルト有効長さ E :ボルトの縦弾性係数[0010] In this case, σ = E · ε = E · (Δl / l) than Δl = (σ · l) / E Δl: elongation amount at the time of viewing bolt tightening σ: stress at the time of viewing bolt tightening ε: bolt tightening seen when strain l: bolt effective length E: longitudinal elastic coefficient of the bolt
【0011】このような状態にボルト(5)により螺合
された支持カバー(4)とコイル支持棚(3)に収納さ
れたポロイダルコイル(1)を冷却すると、図2に示す
ようにコイル(1)と支持棚(3)の熱収縮差によるギ
ャップ(g)はほぼゼロになる。なぜならば、ボルト
(5)に予め与えられた前記ギャップ(g)とほぼ同一
量のひずみΔlが弾性的に元に状態(ひずみが無い状
態)に戻ることにより、ギャップ(g)分は相殺される
ためである。このため、冷却時おいても支持カバー
(4)と支持棚(3)は強固に螺合されたままである。
よって、コイル(1)が冷却時でもコイル(1)と支持
棚(3)、支持カバー(4)の間には熱収縮に起因する
ギャップなく設置することができる。 In such a state, the bolt (5) is screwed.
Stored in the support cover (4) and the coil support shelf (3)
When the cooled poloidal coil (1) is cooled, a difference in heat shrinkage between the coil (1) and the support shelf (3) is caused as shown in FIG.
The gap (g) becomes almost zero. Because bolt
Almost the same as the gap (g) previously given in (5)
The amount of strain Δl is elastically based on the state (without strain)
By returning to the state, the gap (g) is offset.
That's why. For this reason, even when cooling, the support cover
(4) and the support shelf (3) remain tightly screwed.
Therefore, even when the coil (1) is cooled, it is supported by the coil (1).
Due to heat shrinkage between the shelf (3) and the support cover (4)
Can be installed without gaps.
【0012】さらに、図3、図4は本発明の他の実施例
を示したものである。図3、図4に示すように、ポロイ
ダルコイル(1)の円周上にディスクリートにコイルサ
ポート(9)を設けて、コイルサポート(9)を直接ト
ロイダルコイルで支持する構造である。このような構造
では、ポロイダルコイル(1)は凹形状のコイルサポー
ト(9)に収納され、このコイルサポート(9)の上面
にサポートカバー(10)が配設されている。このサポ
ートカバー(10)は長尺のボルト(5)によりコイル
サポート(9)と螺着されている。なお、コイルサポー
ト壁(9a)高さは、常温のコイルをこのコイルサポー
ト(9)内に設置した時のコイル上面より低く形成され
ている。この高さの差は予めコイルの断面形状およびサ
ポート形状から算出される両者の熱収縮量の差以上の値
に設定されている。 3 and 4 show another embodiment of the present invention.
It is shown. As shown in FIGS. 3 and 4, a coil support (9) is provided discretely on the circumference of the poloidal coil (1), and the coil support (9) is directly driven .
It is a structure that is supported by a toroidal coil. Such a structure
Then, the poloidal coil (1) is a concave coil support
(9), and the upper surface of the coil support (9)
Is provided with a support cover (10). This support
Cover (10) is coiled with long bolt (5)
It is screwed to the support (9). In addition, coil support
(9a) The height of the wall (9a)
(9) formed below the top surface of the coil when installed in
ing. This difference in height is determined in advance by the cross-sectional shape and size of the coil.
A value equal to or greater than the difference between the two thermal shrinkage values calculated from the port shape
Is set to
【0013】本実施例においても、ボルト(5)は、コ
イルとサポート壁間の高さ差がほぼゼロになるまで締込
む。こうすることにより、ボルト(5)には予めコイル
と部材間に生じる熱収縮量以上のひずみがボルトの弾性
限度内で与えられる。よって、コイルを冷却時において
もボルトに与えたひずみが元に戻ることにより、コイル
と部材間の熱収縮差が相殺されるので、コイルサポート
(9)とサポートカバー(10)は強固に螺合されたま
まで、コイル(1)とコイルサポート(9)間にギャッ
プを生じることなく支持することができる。 Also in this embodiment, the bolt (5) is
Until the height difference between the il and the support wall is almost zero
No. By doing so, the bolt (5) is coiled in advance.
Strain greater than the amount of heat shrinkage generated between
Given within limits. Therefore, when cooling the coil
Even the strain applied to the bolts returns to the original
Since the heat shrinkage difference between the
(9) and the support cover (10) are screwed firmly.
Up to the gap between coil (1) and coil support (9).
It can be supported without generating a loop.
【0014】なお、本発明はポロイダルコイルの支持の
みに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲において、いずれのコイルの支持にも適用可能で
あり、また、そのサポートの形状にもとらわれない。 It should be noted that the present invention provides a support for a poloidal coil.
The present invention is not limited to this only, and does not depart from the gist of the present invention.
Can be used to support any coil
Yes, and it is not bound by the shape of its support.
【0015】[0015]
【発明の効果】以上述べたように本発明によればコイル
を−269℃に冷却した状態でも、コイルとサポート間
に熱収縮差によるギャップを生じることなく設置するこ
とができ、コイルに働く電磁力を確実に支持した超電導
マグネットを提供できる。As described above, according to the present invention, even when the coil is cooled to -269 ° C., the coil can be installed without generating a gap due to a difference in heat shrinkage between the coil and the support. It is possible to provide a superconducting magnet that reliably supports a force.
【図1】本発明の第1の実施例の超電導マグネットの常
温時の断面図。 FIG. 1 is a sectional view of a superconducting magnet according to a first embodiment of the present invention at normal temperature .
【図2】本発明の第1の実施例の超電導マグネットの冷
却時の断面図。 FIG. 2 shows the cooling of the superconducting magnet of the first embodiment of the present invention .
Sectional view at the time of rejection.
【図3】本発明を核融合装置のポロイダルコイルに適用
したときの平面図。 FIG. 3 is a plan view when the present invention is applied to a poloidal coil of a nuclear fusion device .
【図4】図3におけるD−D矢視断面図。 FIG. 4 is a sectional view taken along the line DD in FIG . 3;
【図5】従来の核融合装置のコイル類を示す立面図。 FIG. 5 is an elevation view showing coils of a conventional fusion device .
【図6】図5のA部詳細断面図。 FIG. 6 is a detailed sectional view of a portion A in FIG. 5 ;
【図7】図6におけるポロイダルコイル冷却時の断面
図。 FIG. 7 is a cross-sectional view of FIG . 6 when the poloidal coil is cooled.
FIG.
【図8】従来のコイルの部分拡大断面図。 FIG. 8 is a partially enlarged sectional view of a conventional coil.
1…ポロイダルコイル、 1b…センターソレノイド
コイル、 2…トロイダルコイル、 3…支持棚、3a…支持棚壁 、 4…支持カバー、 5…ボルト、 6…コンジット、 7…超電導線、 8…素線絶縁、9…コイルサポート 、 9a…コイルサポート壁、10…サポートカバー 、 11…対地絶縁、g…ギャップ。 1 ... Poloidal coil, 1b ... Center solenoid
Coil , 2 toroidal coil, 3 support shelf, 3a support shelf wall , 4 support cover, 5 bolt, 6 conduit, 7 superconducting wire, 8 wire insulation, 9 coil support , 9a coil Support wall , 10: Support cover , 11: Ground insulation , g: Gap.
Claims (3)
凹形状の支持棚にポロイダルコイルを収納し蓋状の支持
カバーをその上面に配設し長尺のボルトでこの支持カバ
ーと凹形状の支持棚とを螺合した超電導マグネットにお
いて、前記ボルトに予め組立時に前記ポロイダルコイル
と前記支持部材間の線熱膨張係数の違いにより前記ポロ
イダルコイル冷却時に生じる熱収縮差以上のひずみを前
記ボルトの弾性限度内で付与したことを特徴とする超電
導マグネット。1. A toroidal coil provided in a fusion device
A lid-shaped support that houses a poloidal coil in a concave support shelf
A cover is placed on the upper surface, and this support cover is
-And a superconducting magnet with a concave support shelf
At the time of assembling the bolt into the bolt beforehand.
Due to the difference in linear thermal expansion coefficient between the
Before distortion exceeding the thermal contraction difference generated during cooling of the idal coil
A superconducting magnet provided within the elastic limit of the bolt .
ィスクリートに設けた凹形状のコイルサポートにこのポ
ロイダルコイルを収納し蓋状のサポートカバーをその上
面に配設し長尺のボルトでこのサポートカバーと前記凹
形状のコイルサポートとを螺合した超電導マグネットに
おいて、前記ボルトに予め組立時に前記ポロイダルコイ
ルと前記サポート部材間の線熱膨張係数の違いにより前
記ポロイダルコイル冷却時に生じる熱収縮差以上のひず
みを前記ボルトの弾性限度内で付与したことを特徴とす
る超電導マグネット。(2) The device is placed on the periphery of the poloidal coil of the fusion device.
The concave coil support provided on the disk
A lid-shaped support cover is placed on top of the storage
On the support cover and the recess with a long bolt.
Superconducting magnet screwed with a shaped coil support
The poloidal coil was previously assembled with the bolt
Due to the difference in linear thermal expansion coefficient between the
The strain equal to or greater than the heat shrinkage difference generated during cooling of the poloidal coil
A superconducting magnet , wherein only the bolt is provided within the elastic limit of the bolt .
ポロイダルコイルを収納した時の前記ポロイダルコイル
の垂直方向長さよりも長いことを特徴とする請求項1ま
たは請求項2記載の超電導マグネット。 3. The bolt is attached to the concave member.
The poloidal coil when the poloidal coil is stored
The length of the vertical direction is longer than the length of the vertical direction.
A superconducting magnet according to claim 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3326231A JP3068922B2 (en) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | Superconducting magnet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3326231A JP3068922B2 (en) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | Superconducting magnet |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05164861A JPH05164861A (en) | 1993-06-29 |
JP3068922B2 true JP3068922B2 (en) | 2000-07-24 |
Family
ID=18185458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3326231A Expired - Fee Related JP3068922B2 (en) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | Superconducting magnet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3068922B2 (en) |
-
1991
- 1991-12-11 JP JP3326231A patent/JP3068922B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05164861A (en) | 1993-06-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0334843B2 (en) | ||
JPS61278109A (en) | Conical impregnation-free winding for magnetic resonance | |
JP3727984B2 (en) | Internal laminated ring and electromagnetic induction pump | |
EP0452046A2 (en) | Superconductive magnet | |
CA2034327A1 (en) | Radial support system for a mr magnet | |
US3919677A (en) | Support structure for a superconducting magnet | |
US5552211A (en) | Ceramic superconducting lead resistant to breakage | |
JP3068922B2 (en) | Superconducting magnet | |
EP0450971A2 (en) | Superconductive magnet | |
JP2871906B2 (en) | How to fix the electromagnet winding connection | |
JPH08264354A (en) | Superconducting electromagnetic shielding air-core reactor | |
JPH03174706A (en) | Superconductive coil device, nuclear fusion reactor including the same and energy storage apparatus | |
JP3146426B2 (en) | Superconducting coil, method of manufacturing the same, and coil bobbin used for superconducting coil | |
JPS603555Y2 (en) | superconducting coil | |
JPS6149631A (en) | Stator for canned motor | |
JPS63261706A (en) | cryogenic equipment | |
US4166990A (en) | Core/coil assembly for use in superconducting magnets and method for assembling the same | |
JPS6112647Y2 (en) | ||
Cooper et al. | Fermilab tevatron quadrupoles | |
JPH07509835A (en) | energy storage device | |
Tuzel et al. | A superconducting cos 2 theta quadrupole design for the CEBAF high resolution spectrometer | |
JPS5912003B2 (en) | coil | |
JP3422831B2 (en) | Gas insulated bushing | |
JPH0727816B2 (en) | Superconducting coil | |
JPS6155071B2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |