大型ヘリカル装置超伝導ヘリカルコイル巻線


核融合科学研究所

核融合科学研究所では、 平成9年度の実験開始を目指して 大型ヘリカル装置(LHD)の建設が進められている。 LHDは ヘリカル型定常炉への外挿が可能なプラズマ実験を目標としており、 主半径3.9 mの超伝導ヘリカルコイルと3対の超伝導ポロイダルコイルを備えている。 写真はヘリカルコイルの現地巻線を示す。 超伝導ヘリカルコイルには±2mmの製作精度と高い機械剛性が要求されているので、 超伝導導体は、 コンピュータ制御(NC制御)された巻線機によって高い精度で成形され、 高精度に作られたステンレス容器(HC容器)に、直接、巻回される。 巻線時には、 HC容器は巻芯と変形防止板(褐色の部品)によって頑丈に固定されており、 巻線終了後に外側から支持を取り直し、 巻芯は切断されてプラズマ真空容器と置き換わる。 ヘリカルコイル巻線機は、 導体供給装置(大きなドラムを備えた白色の装置)と 形状成形装置(制御盤を備えた白色の装置)と 10本のサポート装置(黄色の柱状の装置)から成る。 導体成形には3点ロール方式を採用し、曲げと捩りを同時に印加する。 成形後の導体に塑性変形を与えないようにするためには、 成形ヘッド(導体成形装置に取り付けられた黄色の装置)を、 できるだけHC容器に近づけ、 最適な角度で導体を成形しながら巻枠に沿って移動させる必要があり、 成形ヘッドだけでも7軸、全体で13軸のNC制御軸を備えている。 巻線後の張力印加、 レーザー距離計と3次元位置測定装置による導体の位置と傾き測定、 導体の平滑化処理を慎重かつ迅速にこなしながら 昼夜2交替で全長36 kmの巻線作業を続け、 平成8年5月無事に巻線作業が終了した。


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