JPH11326568A

JPH11326568A - プラズマ安定化装置

Info

Publication number: JPH11326568A
Application number: JP10133678A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Miya; 健三宮; Yoshikatsu Yoshida; 義勝吉田; Tetsuya Uchikazu; 哲哉内一
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマの垂直位置不安定性および非軸対称
不安定性を制御することが可能なプラズマ安定化装置を
提供する。【解決手段】核融合炉において用いるプラズマ安定化
装置において、プラズマ１を閉じ込める磁場中に配置さ
れたプラズマ安定化手段を備え、そのプラズマ安定化手
段が超電導コイル６ａ、６ｂからなることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ安定化装
置に関し、より特定的には、超電導コイルを用いたプラ
ズマ安定化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、次世代のエネルギー源として核融
合炉の研究開発が進められている。この核融合炉におい
ては、高温高密度のプラズマを発生させ、維持する必要
があるが、その有望な方式として磁場閉じ込め方式が挙
げられる。そして、この磁場閉じ込め方式を用いた核融
合炉の型式の１つとして、トカマク型の核融合炉が有力
視されている。

【０００３】図１７は、従来研究されているトカマク型
の核融合炉の構造を示す模式図である。図１７を参照し
て、従来のトカマク型の核融合炉の構造を説明する。

【０００４】図１７を参照して、従来研究されているト
カマク型の核融合炉は、真空容器１０９と、トロイダル
コイル１０４と、ポロイダルコイル１０３とを備える。
核融合反応を起こすためのプラズマ１０１は、真空容器
１０９の内部に保持される。この真空容器１０９は、円
環状（ドーナツ状）の構造を有する。この真空容器１０
９のまわりを囲むように、プラズマ１０１を閉じ込める
ための磁場を発生させる電磁石であるトロイダルコイル
１０４とポロイダルコイル１０３とが設置されている。
なお、現在では、ポロイダルコイル１０３はトロイダル
コイル１０４の外側に配置されるのが普通である。トロ
イダルコイル１０４は、真空容器１０９の周辺に円環状
の磁場を形成する。また、ポロイダルコイル１０３は、
トロイダルコイル１０４により形成された円環磁場に対
して垂直方向の磁場を形成する。また、プラズマ１０１
においては、プラズマ電流１１５が流される。このプラ
ズマ１０１中を流れるプラズマ電流１１５はそのまわり
に電流と直交する磁場を形成する。そして、これらのト
ロイダルコイル１０４とポロイダルコイル１０３とプラ
ズマ電流１１５とにより形成される磁場の合成磁場にお
ける磁力線は、図１７に示す磁力線１０８のように、螺
旋状となりプラズマ１０１のまわりを周回する。このよ
うな磁場によって、プラズマ１０１を閉じ込めることが
できる。

【０００５】しかし、このような磁場閉じ込め方式を用
いた核融合炉においては、プラズマの電磁流体力学的不
安定性により、プラズマに擾乱が加えられると簡単にプ
ラズマの不安定現象が発生する。その結果、プラズマの
閉じ込めが破壊され、核融合反応を安定して発生させる
ことができなくなる。

【０００６】そのため、プラズマを安定して閉じ込める
技術は、核融合炉を実現するために非常に重要な要素技
術となっている。

【０００７】ここで、プラズマにおいて発生する不安定
現象としては、プラズマの垂直方向における位置が変動
するプラズマの垂直位置不安定現象と、プラズマにおけ
る磁気島形成などに代表されるプラズマの非軸対称不安
定現象とが従来から問題となっている。

【０００８】プラズマの垂直位置不安定現象に対して
は、従来、核融合炉の内部の常電導体構造物において発
生する誘導電流による受動的安定化機構と、外部制御電
源を有するコイルによる能動的安定化制御とを組合せて
対処してきている。具体的には、まず、プラズマの垂直
方向における位置の変動が発生した場合、プラズマの周
囲の磁場においても変動が発生する。ここで、このプラ
ズマの位置の変動は、マイクロ秒単位で発生する。そし
て、プラズマの位置の変動に伴い、磁場も変動する。こ
のような磁場の変動が発生した場合、核融合炉内部の構
造物などを構成する常電導体においては、この磁場の変
動を抑制するように誘導電流が発生する。この誘導電流
とプラズマとの磁気的相互作用によって、プラズマの垂
直方向における位置の変動は、ミリ秒単位にまで安定化
される。

【０００９】その後、外部制御電源を有するコイルに電
流を流すことにより、プラズマの位置の変動に対応して
その変動を修正するように磁場を印加する。これによ
り、プラズマの垂直方向の位置を安定化する。

【００１０】また、磁気島形成などに代表されるプラズ
マの非軸対称不安定現象に対しては、外部制御電源を有
するコイルなどを用いて、能動的に磁気的制御を行なう
ことなどが検討されてはいるが、対策が技術的に確立さ
れたとはいえない状況である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記したようなプラズ
マの垂直位置不安定現象に対する対応においては、以下
に示すような問題があった。

【００１２】すなわち、炉内の常電導体構造物を利用し
た受動的安定化機構においては、常電導体が電気抵抗を
有するため、磁場の変化により発生した誘導電流がこの
常電導体の電気抵抗により減衰する。このため、誘導電
流によりプラズマの垂直方向での変位を修正する効果が
持続せず、その結果も不十分であった。

【００１３】また、実用となる核融合炉を想定した場合
には、現状よりもさらに、高温、高密度かつ大規模なプ
ラズマを、安定して閉じ込める必要がある。そのため、
このような高温、高密度かつ大規模なプラズマの垂直位
置不安定現象を能動的に制御するためには、現状よりも
さらに大容量の外部電源が必要となる。そして、現状の
技術のレベルでは、要求されるような大容量の外部電源
を得ることが困難である。また、上記したようなプラズ
マのマイクロ秒単位の垂直位置不安定現象を、センサー
などで計測し、その計測データを基にして能動的な制御
を行なう事は、センサーや制御装置などの応答速度など
を考慮すると、実現する事は困難である。

【００１４】さらに、核融合炉の経済性を向上させるた
め、プラズマの断面形状の非円形化が進められている。
ところが、この非円形化したプラズマにおいては、その
不安定性も増大する。そのため、従来の手法によりプラ
ズマの垂直位置不安定現象などを抑制することは、ます
ます困難になってきている。

【００１５】このように、現状よりもさらに高温、高密
度かつ大規模なプラズマにも対応し、さらに、プラズマ
の断面形状が非円形化した場合にも、有効に作用するプ
ラズマの安定化手段が求められている。

【００１６】また、核融合炉を実用化するためには、上
記したプラズマの非軸対称不安定現象を抑制する技術を
実現することも必須の条件であり、このような技術を実
現することも強く求められている。

【００１７】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、本発明の１つの目的は、高非円
形断面形状のプラズマの垂直位置不安定性を抑制するこ
とが可能なプラズマ安定化装置を提供することである。

【００１８】本発明のもう１つの目的は、プラズマの非
軸対称不安定性を抑制することが可能なプラズマ安定化
装置を提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１におけるプラズ
マ安定化装置は、核融合炉において、プラズマを閉じ込
める磁場中に配置されたプラズマ安定化手段を備え、そ
のプラズマ安定化手段が超電導コイルからなることを特
徴とする。

【００２０】このため、請求項１に記載の発明では、プ
ラズマの位置の不安定現象が発生した場合に、超電導コ
イルを貫く磁束が変化するため、超電導コイルにおいて
超電導コイルを貫く磁束の変化を打消す向きに誘導電流
が発生する。この誘導電流とプラズマとの磁気的相互作
用により、プラズマを所定の位置に戻そうとする向きの
力が発生する。そして、超電導コイルにおいては、電気
抵抗がゼロとなっているため、誘導電流の減衰はプラズ
マ運転時間の単位では無視できる程度のものである。そ
のため、プラズマを所定の位置に戻そうとする方向に働
く力の減衰も、プラズマ運転時間の単位では無視できる
程度のものとなる。この結果、プラズマの位置が変動す
るような場合も、有効にプラズマの位置を所定の位置へ
と修正することが可能となる。

【００２１】また、超電導コイルに発生する誘導電流を
利用するので、従来の外部電源を用いたコイルによって
は対応することが困難であったプラズマの高速（マイク
ロ秒単位）の位置変動にも対応することができる。

【００２２】また、超電導コイルに流す電流のための外
部電源を必要としないので、装置の構成を簡略化するこ
とができる。この結果、プラズマ安定化装置の製造コス
トを低減することができる。また、保守および点検作業
などの作業負荷も軽減することが可能となる。

【００２３】請求項２におけるプラズマ安定化装置は、
請求項１において、プラズマが超電導コイルの軸心を取
囲むように円環状に形成されている。

【００２４】このため、請求項２に記載の発明では、超
電導コイルの軸心に平行な方向（以下垂直方向と呼ぶ）
におけるプラズマの位置変動が発生した場合に、超電導
コイルを貫く磁束が変化する。これにより、超電導コイ
ルに誘電電流が発生し、プラズマと超電導コイルとの間
にプラズマの垂直方向における位置変動を抑制するよう
な力が発生する。この結果、プラズマの垂直方向におけ
る位置変動を有効に修正することができる。

【００２５】請求項３におけるプラズマ安定化装置は、
請求項１または２の構成において、超電導コイルが、プ
ラズマ上に位置する上部コイルと、プラズマ下に位置す
る下部コイルとを含む。上部コイルと下部コイルとには
それぞれ分割点が形成されている。上部コイルと下部コ
イルとは、それぞれの分割点において一方端部と他方端
部とを有する。上部コイルの一方端部と下部コイルの一
方端部とは電気的に接続されている。上部コイルの他方
端部と下部コイルの他方端部とは電気的に接続されてい
る。

【００２６】このため、請求項３に記載の発明では、上
部コイルと下部コイルとの間に位置するプラズマが垂直
方向における位置変動を起こした場合に、上部コイルと
下部コイルとの２つのコイルにより、より有効にプラズ
マの位置変動を抑制することができる。

【００２７】たとえば、プラズマの位置が上部コイル方
向に変位した場合には、上部コイルを貫く磁束が増加す
るため、上部コイルにおいて上部誘導電流が発生する。
この上部誘導電流は、上部コイルの一方端部から他方端
部へと流れるものとする。

【００２８】また、このとき、下部コイルにおいても、
下部コイルを貫く磁束が減少するため、下部誘導電流が
発生する。この下部誘導電流は、下部コイルの他方端部
から一方端部へと流れるものとする。そして、上部コイ
ルと下部コイルとのそれぞれの一方端部同士および他方
端部同士は電気的に接続されているため、上部コイルと
下部コイルとを１つの回路とみることができる。この場
合、回路を流れる電流となる上部誘導電流と下部誘導電
流との流れる向きはこの回路において同じ方向となり、
上部コイルおよび下部コイルとプラズマとの間において
プラズマの位置変位を抑制する方向に作用する力を発生
させることができる。

【００２９】これにより、プラズマの垂直方向の位置変
動を有効に抑制することができる。一方、プラズマを立
上げる際、ポロイダルコイルなどの外部のコイルにより
プラズマを制御するための磁場を形成する際には、この
上部コイルと下部コイルとに発生する誘導電流は互いに
打消し合う。この結果、上部コイルと下部コイルとはこ
のプラズマ立上げ時に発生する磁場に対しては何ら悪影
響を及ぼすことはない。

【００３０】具体的には、プラズマ立上げ時に上部コイ
ルおよび下部コイルの外側に位置するコイルにより形成
される磁場により、上部コイルおよび下部コイルともそ
れぞれのコイルを貫く磁束が増加することになる。これ
により、上部コイルおよび下部コイルでは、ある方向か
ら見た場合に同じ方向に流れようとする誘導電流が発生
する。しかし、上部コイルと下部コイルとは、その一方
端部同士および他方端部同士が互いに電気的に接続され
ているため、この上部コイルと下部コイルとを１つの回
路とみることができる。この場合、上部コイルおよび下
部コイルにおいて発生し、回路を流れる電流となる誘導
電流は、この回路中において互いに逆方向に流れようと
する。そのため、この上部コイルおよび下部コイルにお
いて発生する誘導電流は互いに打消し合う。

【００３１】この結果、プラズマ立上げ時に外部から供
給される磁束の変化に対しては、これら上部コイルおよ
び下部コイルは悪影響を及ぼすことはない。

【００３２】請求項４におけるプラズマ安定化装置は、
請求項３の構成において、上部コイルと下部コイルとに
は、それぞれ複数の分割点が形成されている。

【００３３】このため、請求項４に記載の発明では、上
部コイルと下部コイルとが複数の分割点により複数の部
分に分割されているため、本発明によるプラズマ安定化
装置を核融合炉に設置する場合、分割された部分ごとの
部品の交換や保守および点検が可能となる。このため、
保守および点検などの作業効率を向上させることができ
る。

【００３４】請求項５におけるプラズマ安定化装置は、
請求項１〜４のいずれか１項の構成において、プラズマ
表面に対向するように配置され、超電導コイルの直径よ
り小さい直径を有する超電導小コイルをさらに備える。

【００３５】このため、請求項５に記載の発明では、プ
ラズマにおいて、磁気島形成など非軸対称の局所的な不
安定現象が発生した場合にも、この局所的な不安定現象
が発生した部分近くに位置する超電導小コイルにおい
て、この不安定現象による磁場の変動を抑制するように
作用する誘導電流が発生する。このため、この局所的な
不安定現象を有効に抑制することができる。

【００３６】また、このように超電導コイルと超電導小
コイルとを両方備えることにより、プラズマの垂直方向
における位置不安定現象と、非軸対称の局所的な不安定
現象とを両方とも有効に抑制することが可能となる。

【００３７】請求項６におけるプラズマ安定化装置は、
請求項５の構成において、プラズマを囲むように設置さ
れ、超電導コイルと超電導小コイルとを冷却するための
冷却媒体を移送する配管をさらに備える。超電導コイル
と超電導小コイルとは配管内に設置されている。

【００３８】請求項７におけるプラズマ安定化装置は、
請求項５または６の構成において、超電導コイルまたは
超電導小コイルを、プラズマに対向して配置されるブラ
ンケット材の外側に設置する。

【００３９】このため、請求項７に記載の発明では、核
融合炉のプラズマにおいて発生する中性子などの放射線
を、ブランケット材により遮蔽することにより、これら
の放射線によって超電導コイルもしくは超電導小コイル
が損傷を受けることを防止できる。この結果、超電導コ
イルおよび超電導小コイルのプラズマ安定化の機能が、
この放射線の照射により劣化することを有効に防止する
ことができる。

【００４０】請求項８におけるプラズマ安定化装置は、
請求項１の構成において、超電導コイルが、プラズマ表
面に対向するように配置され、プラズマの外径より小さ
い直径を有する超電導小コイルである。

【００４１】このため、請求項８に記載の発明では、プ
ラズマにおいて磁気島形成など非軸対称の局所的な不安
定現象が発生した場合にも、この局所的な不安定現象が
発生した部分近くに位置する超電導小コイルにおいて、
この不安定現象による磁場の変動を抑制するように作用
する誘導電流が発生する。このため、この局所的な不安
定現象を有効に抑制することができる。

【００４２】請求項９におけるプラズマ安定化装置は、
請求項５または８の構成において、超電導小コイルがほ
ぼ並列して配置された第１および第２の超電導小コイル
を含む。第１の超電導小コイルにおけるコイル巻き線の
巻き方向は、第２の超電導小コイルにおけるコイル巻き
線の巻き方向と逆である。第１の超電導小コイルにおけ
るコイル巻き線の一方端部が、第２の超電導小コイルに
おけるコイル巻き線の一方端部と電気的に接続されてい
る。第１の超電導小コイルにおけるコイル巻き線の他方
端部は、第２の超電導小コイルにおけるコイル巻き線の
他方端部と電気的に接続されている。

【００４３】このため、請求項９に記載の発明では、プ
ラズマの立上げ時には、外部のコイルから供給される磁
場による磁束の変化により、第１および第２の超電導小
コイルともそれぞれのコイルを貫く磁束が増加する。こ
のため、第１および第２の超電導小コイルにおいて、同
じ方向に流れようとする誘導電流が発生する。一方、第
１および第２の超電導小コイルのコイル巻き線の巻き方
向は互いに逆になっている。また、第１および第２の超
電導小コイルのそれぞれの一方端部同士および他方端部
同士は電気的に接続されている。この結果、この第１お
よび第２の超電導小コイルを１つの回路として見た場合
には、第１および第２の超電導小コイルで発生した誘導
電流はこの回路上においては互いに逆方向に流れようと
し、打消し合うことになる。この結果、この第１および
第２の超電導小コイルは、プラズマ立上げ時に外部のコ
イルから供給される磁場による磁束の変化に対しては何
ら悪影響を与えない。

【００４４】一方、プラズマにおいて非軸対称の局所的
な不安定現象が発生した場合には、この局所的な不安定
現象が発生した部分近くに位置する第１および第２の超
電導小コイルのいずれか一方において、この不安定現象
による磁束の変動を抑制するように作用する誘導電流が
発生する。このような不安定現象が発生した部分と、第
１および第２の超電導小コイルとの位置関係により、こ
れら第１および第２の超電導小コイルにおいて発生する
誘導電流の大きさや向きは異なる。しかし、この不安定
現象は局所的に発生するため、第１および第２の超電導
小コイルにおいて同じ大きさの誘導電流が発生し、互い
に打消し合うことはほとんどない。その結果、プラズマ
の立上げ時とは異なり、この局所的な不安定現象による
磁束の変動を抑制するように作用する誘導電流が、第１
および第２の超電導小コイルからなる回路を流れること
になる。これにより、プラズマの局所的な不安定現象を
有効に抑制することができる。

【００４５】この結果、プラズマ立上げ時に外部から供
給される磁束の変化に対しては、何ら悪影響を及ぼさな
い一方で、非軸対称の局所的なプラズマの不安定現象を
抑制することができる。

【００４６】請求項１０におけるプラズマ安定化装置
は、請求項８または９の構成において、超電導小コイル
をプラズマに対向して配置されるブランケット材の外側
に設置する。

【００４７】このため、請求項１０に記載の発明では、
核融合炉のプラズマにおいて発生する中性子などの放射
線を、ブランケット材により遮蔽することにより、これ
らの放射線によって超電導小コイルが損傷を受けること
を防止できる。この結果、超電導小コイルにおけるプラ
ズマ安定化の機能がこれらの放射線の照射により劣化す
ることを有効に防止できる。

【００４８】請求項１１におけるプラズマ安定化装置
は、請求項１〜１０のいずれか１項の構成において、適
用対象とする核融合炉が、磁場閉じ込め方式の核融合炉
である。

【００４９】請求項１２におけるプラズマ安定化装置
は、請求項１１の構成において、適用対象とする核融合
炉が、トカマク方式、逆転磁場ピンチ方式、ヘリカル方
式からなる群から選択される１つの方式を用いた核融合
炉である。

【００５０】

【発明の実施の形態および実施例】以下、図面を参照し
て、本発明の実施の形態および実施例を説明する。

【００５１】（実施の形態）図１は、本発明の実施の形
態による超電導コイルからなるプラズマ安定化装置をト
カマク型の核融合炉に適用した場合における、プラズマ
とプラズマ安定化装置との位置関係を示す模式図であ
る。図１を参照して、本発明によるプラズマ安定化装置
をトカマク型の核融合炉に適用した場合について説明す
る。

【００５２】図１を参照して、トカマク型の核融合炉に
おいては、プラズマ１は円環状の形状を有する。ただ
し、図１においては、この円環状のプラズマの一部のみ
を示している。そして、本発明の実施の形態によるプラ
ズマ安定化装置である超電導コイル６は、プラズマ１上
において、プラズマ１に沿うように設置されている。な
お、超電導コイル６はプラズマ１全周に沿うように円形
をしているが、図１ではその一部のみを示している。こ
のため、プラズマ１の垂直方向における位置の不安定現
象が発生した場合に、超電導コイル６を貫く磁束が変化
するため、超電導コイル６において誘導電流が発生す
る。この誘導電流により、超電導コイル６とプラズマ１
との間に、プラズマ１の垂直方向の位置の変位を打消
し、プラズマ１を所定の位置に押し戻そうとする向きの
力が発生する。そして、超電導コイル６においては、電
気抵抗がゼロとなっているため、誘導電流の減衰はプラ
ズマ運転時間の単位では無視できる程度のものである。
そのため、プラズマ１を所定の位置に押し戻そうとする
方向に働く力の減衰も、プラズマ運転時間の単位では無
視できる程度のものとなる。この結果、プラズマ１の垂
直方向における位置が変動するような場合にも、プラズ
マ１の位置を所定の位置へと有効に修正することができ
る。

【００５３】また、外部電源から供給される電流ではな
く、超電導コイル６に流れる誘導電流を利用するので、
従来の外部電源を用いた制御方法では対応できなかった
ようなプラズマ１のマイクロ秒単位の位置変動にも対応
でき、この位置変動を有効に抑制することができる。

【００５４】また、超電導コイル６においてプラズマ１
の位置を制御するために必要な電流を流すための外部電
源を必要としないので、プラズマ安定化装置の構成を簡
略化することができる。この結果、プラズマ安定化装置
の製造コストを低減することができる。また、保守およ
び点検作業などの作業負荷も低減することが可能とな
る。

【００５５】また、本発明の実施の形態によるプラズマ
安定化装置においては、プラズマ１の表面に対向するよ
うに小型超電導コイル７をも設置する。このため、本発
明の実施の形態によるプラズマ安定化装置では、プラズ
マ１において磁気島形成などの非軸対称の局所的な不安
定現象が発生した場合にも、この局所的な不安定現象が
発生した部分近くに位置する小型超電導コイル７におい
て、この不安定現象による磁場の変動を抑制するように
作用する誘導電流が発生する。このため、この局所的な
不安定現象を有効に抑制することができる。

【００５６】図２は、本発明の実施の形態によるプラズ
マ安定化装置を国際熱核融合実験炉に適用することを想
定した場合の断面模式図である。以下、図２を参照し
て、本発明の実施の形態によるプラズマ安定化装置を国
際熱核融合実験炉に適用する場合について説明する。

【００５７】本発明の実施の形態によるプラズマ安定化
装置を適用することを想定している国際熱核融合実験炉
は、トカマク型の核融合炉であり、図２は、そのプラズ
マが閉じ込められている真空容器およびその周辺構造物
の断面を示している。図２を参照して、本発明の実施の
形態によるプラズマ安定化装置を適用した核融合実験炉
は、プラズマを閉じ込めるための真空容器９と、プラズ
マ１を閉じ込めるための磁場を発生させる中心ソレノイ
ドコイル２、ポロイダルコイル３、トロイダルコイル４
とを備える。真空容器９の内部には、中性子の減速、ト
リチウムの生産、放射線の遮蔽などの役割を果たすブラ
ンケット５が設置されている。そして、本発明の実施の
形態によるプラズマ安定化装置１０ａ〜１０ｄは、ブラ
ンケット５の外側面に設置されている。なお、プラズマ
安定化装置１０ａ〜１０ｄは、超電導コイルを含み、リ
ング状に設置されている。ここで、センターソレノイド
コイル２は、プラズマ１の立上げに必要な磁束を供給す
るためのものである。また、ポロイダルコイル３は、プ
ラズマ１の水平方向への膨張を抑え、かつ、プラズマ１
の断面を縦長の非円形状に保つための磁場を形成する。
また、プラズマの不安定現象が発生した場合には、外部
電源の能動的制御によりプラズマ１の位置制御を行なう
役割も果たす。

【００５８】また、プラズマ安定化装置１０ａ〜１０ｄ
では、プラズマ安定化装置１０ａの大型超電導コイル６
（図３参照）と、下側に位置するプラズマ安定化装置１
０ｄの大型超電導コイル６とが電気的に接続されてい
る。また、同様にプラズマ安定化装置１０ｂ、１０ｃの
大型超電導コイル６同士も電気的に接続されている。

【００５９】このプラズマ安定化装置１０ａ〜１０ｄの
断面拡大図を図３に示す。図３を参照して、本発明の実
施の形態によるプラズマ安定化装置は、冷却材配管１５
と、断熱材１１と、冷却材１６と、大型超電導コイル６
と小型超電導コイル７とを備える。冷却材配管１５の内
面には断熱材１１が設置されている。断熱材１１により
囲まれた流路の内部は冷却材１６により満たされてい
る。この冷却材１６としては液体窒素などを用いること
ができる。また、この冷却材１６の流路には、大型超電
導コイル６と小型超電導コイル７とが設置されている。
大型超電導コイル６は、冷却材配管１５に沿って延び、
コイルを形成する。そして、図２に示すように、プラズ
マ安定化装置１０ａ、１０ｄの大型超電導コイル６を電
気的に接続するため、図３に示した、プラズマ安定化装
置１０ａを構成する冷却材配管１５がプラズマ安定化装
置１０ｄを構成する冷却材配管１５と接続するように設
置されている。そして、図４に示すように、プラズマ安
定化装置１０ａの大型超電導コイル６ａと、プラズマ安
定化装置１０ｄの大型超電導コイル６ｂとは、接続部１
２により互いに接続されている。

【００６０】このため、大型超電導コイル６ａと６ｂと
の間に位置するプラズマ１（図２参照）が垂直方向の位
置変動を起こした場合に、大型超電導コイル６ａ、６ｂ
との２つのコイルにより有効にプラズマ１の位置変動を
抑制することができる。以下、図５および６を参照し
て、大型超電導コイル６ａ、６ｂによるプラズマ１の位
置変動の抑制効果について具体的に説明する。

【００６１】図５および６は、本発明の実施の形態によ
るプラズマ安定化装置における大型超電導コイルの効果
を説明するための断面模式図である。図５を参照して、
大型超電導コイル６ａ、６ｂの間に核融合炉の炉心にお
けるプラズマ１が位置している。定常状態においては、
このプラズマ１はポロイダルコイル３（図２参照）およ
びトロイダルコイル４（図２参照）などにより形成さ
れ、磁力線８により示される磁場によって所定の位置に
保持されている。しかし、図５に示すように、プラズマ
１が大型超電導コイル６ｂの方向に変位したような場合
には、大型超電導コイル６ｂを貫く磁束が増加する。こ
のため、大型超電導コイル６ｂにおいては、図５に示す
ような誘導電流が発生する。そして、この結果、大型超
電導コイル６ｂとプラズマ１との間には反発力が発生す
る。

【００６２】一方、プラズマ１が図５に示すように、プ
ラズマ１が大型超電導コイル６ｂの方向に変位した場合
には、大型超電導コイル６ａを貫く磁束は減少する。こ
のため、図５に示すような誘導電流が大型超電導コイル
６ａにおいて発生する。この結果、プラズマ１と大型超
電導コイル６ａとの間には吸引力が発生する。そして、
この大型超電導コイル６ａ、６ｂは、図４に示すように
互いに接続部１２において電気的に接続されている。そ
こで、この大型超電導コイル６ａ、６ｂと接続部１２と
を１つの回路としてみた場合には、それぞれの大型超電
導コイル６ａ、６ｂにおいて発生する誘導電流の向き
は、同じ向きにそろっていることになる。このため、大
型超電導コイル６ａ、６ｂのそれぞれにおいて発生した
誘導電流が互いに打消し合うことはなく、大型超電導コ
イル６ａ、６ｂとプラズマ１との間に吸引力および反発
力を発生させることができる。

【００６３】一方、図６に示すように、プラズマ１を立
上げるためにポロイダルコイル３（図２参照）などによ
り磁場を形成する場合には、図６に示すように、大型超
電導コイル６ａ、６ｂの両方においてそれぞれのコイル
を貫く磁束が増加する。このため、大型超電導コイル６
ａ、６ｂにおいては、図６に示すような方向に誘導電流
が発生する。しかし、大型超電導コイル６ａ、６ｂは、
図４に示すように接続部１２により互いに接続されてい
るため、この大型超電導コイル６ａ、６ｂと接続部１２
とを１つの回路としてみた場合に、この回路における大
型超電導コイル６ａで発生する誘導電流の方向と、大型
超電導コイル６ｂにおいて発生する誘導電流の方向とは
逆となり、互いに打消し合う。この結果、大型超電導コ
イル６ａ、６ｂにおいては、誘導電流が流れることはな
く、プラズマ１と大型超電導コイル６ａ、６ｂとの間に
は吸引力もしくは反発力が発生することはない。この結
果、プラズマ１を立上げる際の外部から供給される磁束
の変化に対しては、これらの大型超電導コイル６ａ、６
ｂは何ら悪影響を及ぼすことはない。

【００６４】また、図４においては、大型超電導コイル
６ａ、６ｂを接続部１２により電気的に接続することに
よって一体としたが、図７に示すように、大型超電導コ
イルを複数の分割点において分割し、複数の部材から構
成してもよい。図７は、図４に示した本発明の実施の形
態によるプラズマ安定化装置の大型超電導コイルの変形
例を示す模式図である。

【００６５】図７を参照して、本発明の実施の形態によ
るプラズマ安定化装置の大型超電導コイルの変形例で
は、上部の大型超電導コイル６ａ〜６ｄおよび下部の大
型超電導コイル６ｅ〜６ｈともにそれぞれ４分割されて
いる。そして、それぞれ分割された大型超電導コイルの
６ａ〜６ｈは、接続部１２ａ〜１２ｈによりそれぞれ電
気的に接続されている。このように、大型超電導コイル
の変形例を構成するそれぞれのコイルを、超電導サドル
コイルと呼ぶ。

【００６６】このように、大型超電導コイルを複数の部
分に分割することにより、本発明の実施の形態によるプ
ラズマ安定化装置を核融合炉に設置する場合に、この分
割された部分ごとのプラズマ安定化装置の部品の交換や
保守点検などが可能となる。このため、プラズマ安定化
装置の保守および点検などの作業効率を向上させること
ができる。

【００６７】また、図３に示した小型超電導コイル７
は、図８および９に示すように、互いに接続された２つ
の超電導コイルから構成されてもよい。図８および９
は、本発明の実施の形態によるプラズマ安定化装置の小
型超電導コイルの変形例を示す模式図である。図８およ
び９を参照して、本発明の実施の形態によるプラズマ安
定化装置の小型超電導コイルの変形例を説明する。

【００６８】図８を参照して、本発明の実施の形態によ
るプラズマ安定化装置の小型超電導コイルの変形例は、
２つの小型超電導コイル７ａ、７ｂを備える。そして、
小型超電導コイル７ａのコイル巻き線の巻き方向は、小
型超電導コイル７ｂのコイル巻き線の巻き方向と逆にな
っている。また、それぞれの小型超電導コイル７ａ、７
ｂのコイル巻き線の一方端部および他方端部はそれぞれ
接続部１４ａ、１４ｂにより電気的に接続され、回路を
形成する。このため、たとえば、小型超電導コイル７ａ
において、上からみた場合に時計回りの方向に電流を流
した場合には、接続部１４ａ、１４ｂを介して小型超電
導コイル７ｂに伝達された電流は、小型超電導コイル７
ｂにおいては、時計と逆方向に流れることになる。（こ
のような接続を以下差動接続と呼ぶ）。

【００６９】このように差動接続された２つの小型超電
導コイル７ａ、７ｂにおいては、図８に示すように、核
融合炉のプラズマの立上げの際に、外部から磁束が供給
され、矢印１３ａ、１３ｂのように同じ方向に磁束の変
化が発生した場合には、小型超電導コイル７ａ、７ｂの
それぞれにおいて発生する誘導電流が図８に示す矢印の
ように回路中で互いに逆向きとなる。このため、この誘
導電流が互いに打消し合い、小型超電導コイル７ａ、７
ｂにおいては誘導電流がほとんど流れないことになる。
この結果、小型超電導コイル７ａ、７ｂは、外部から供
給される磁束の変化に対しては何ら悪影響を及ぼすこと
はない。なお、図８の磁力線８は、超電導小型コイル７
ａ、７ｂ付近での磁場を示している。

【００７０】一方、図９に示すように、プラズマにおい
て磁気島形成などの局所的な非軸対称不安定現象が発生
した場合には、この非軸対称不安定現象が発生した領域
近くに位置する小型超電導コイル７ａ、７ｂのそれぞれ
において、この不安定現象に起因して磁場が図１０の矢
印１３ｃ、１３ｄのように変動する場合がある。このよ
うな場合には、小型超電導コイル７ａ、７ｂにおいて発
生する誘導電流の向きは図９中の矢印のように同じ方向
となり、互いに打消し合うことはない。このため、小型
超電導コイル７ａ、７ｂにおいてそれぞれ誘導電流が流
れる。この結果、磁気島形成などの局所的な不安定現象
による磁場の変動を抑制するように、小型超電導コイル
７ａ、７ｂにおいて誘導電流が流れることになり、この
ような局所的な不安定現象を有効に抑制することができ
る。

【００７１】なお、小型超電導コイル７ａ、７ｂの直径
は、１０ｃｍ〜１ｍ程度とすることが好ましい。ここ
で、小型超電導コイル７ａ、７ｂの直径を１０ｃｍ以上
としたのは、この小型超電導コイル７ａ、７ｂを高温超
電導線により構成する場合に、高温超電導線に対してあ
まり小さな曲率で曲げ加工を行なうと、特性の劣化が起
きるためである。そこで、小型超電導コイル７ａ、７ｂ
の直径を１０ｃｍ以上とすれば、高温超電導線の特性の
劣化を防止でき、十分な特性を有する小型超電導コイル
７ａ、７ｂを得ることができる。一方、小型超電導コイ
ル７ａ、７ｂの直径を１ｍ以下としたのは、これより大
きな超電導コイルでは、磁気島形成などの局所的な不安
定現象に対応することが困難になるためである。

【００７２】（実施例）本発明によるプラズマ安定化装
置の効果を検証するため、プラズマの動的平衡と超電導
体において発生する超電導電流の連成解析を行なった。
図１０は、この連成解析において用いた国際熱核融合実
験炉の構成を示す断面模式図である。図１０を参照し
て、この連成解析に用いた国際熱核融合実験炉の構成
は、基本的に図２において示した核融合炉と同様であ
る。また、プラズマ安定化装置としては、高温超電導体
からなる大型超電導コイル６ａ〜６ｄを、図１０に示す
ように、ブランケット５の外側に配置した。また、大型
超電導コイル６ａ、６ｄは電気的に接続されており、大
型超電導コイル６ｂ、６ｃも電気的に接続されている。

【００７３】ここで、プラズマ平衡計算にはプラズマ位
置制御シミュレーションコードＴＯＦＵを用いた。ま
た、超電導電流計算には磁束フロー・クリープモデルに
基づく超電導遮蔽電流解析コードを用いた。なお、両者
とも多くの検証例および実用例があり、信頼に足る計算
コードである。また、核融合炉内の導電性構造物はすべ
て軸対称と仮定した。また、ブランケットおよび真空容
器をそれぞれ４９本、６０本の電気的に等価なリング回
路に近似した。また、高温超電導体としては、Ｂｉ系２
２２３相の銀シーステープ材を想定した。

【００７４】まず、解析条件の検証のため、大型超電導
コイル６ａ〜６ｄを配置しなかった場合、すなわち核融
合炉内の導電性構造物による受動制御のみによるプラズ
マの安定化効果について解析を行なった。この場合に
は、非常に小さな擾乱をプラズマに与えた場合に、プラ
ズマの磁気軸は垂直方向に、１．２３（単位：１／秒）
の時定数で運動し、最終的に炉内構造物に衝突すること
が示された。

【００７５】一方、実験データによれば、核融合炉内の
導電性構造物において、プラズマの位置変動により誘起
された渦電流は、導電性構造物の電気抵抗とインダクタ
ンスの比に等しい時定数で減衰する。そして、この減衰
に伴い、プラズマの変位も指数関数的に大きくなる。上
記の解析結果はこのような実験結果にほぼ一致し、この
解析は妥当であると考えられる。

【００７６】次に、図１０に示すように、大型超電導コ
イル６ａ〜６ｄを核融合炉内に配置することによる安定
化効果について解析を行なった。この安定化効果は大型
超電導コイル６ａ〜６ｄに発生する遮蔽電流によるロー
レンツ力に起因するため、大型超電導コイル６ａ〜６ｄ
の断面積が大きく、臨界電流が大きいほど安定化効果は
高いと考えられる。しかし、このような大型超電導コイ
ル６ａ〜６ｄの配置を行なう場合の設置場所の自由度の
問題、および、大型超電導コイル６ａ〜６ｄの製造コス
トを考慮すれば、大型超電導コイル６ａ〜６ｄの断面積
はできるだけ小さい方が好ましい。

【００７７】そこで、まず、大型超電導コイル６ａ〜６
ｄの断面積を変化させた場合について解析を行ない、プ
ラズマの安定化効果に対する大型超電導コイル６ａ〜６
ｄの断面積の影響を検討した。この検討に用いた大型超
電導６ａ〜６ｄの断面のサイズとしては、縦および横が
それぞれ５ｃｍ×５ｃｍ、１０ｃｍ×１０ｃｍ、２０ｃ
ｍ×２０ｃｍ、３０ｃｍ×３０ｃｍの４つのケースを用
いた。また、この解析においてプラズマに与えた擾乱の
データを図１１に示す。図１１を参照して、この解析に
おいてプラズマに与えた擾乱は、瞬間的にポロイダルベ
ータ値が−０．２、内部インダクタンスが−０．１と急
激に低下し、５秒後に初期値に回復するというものであ
る。ここで、グラフの横軸は時間（秒）であり、縦軸
は、それぞれのデータの初期値に対する変化率を示す。
なお、この解析で用いた擾乱のデータは、国際熱融合核
実験炉の設計条件の中で最も深刻とされているものであ
る。

【００７８】この解析により得られた結果である、プラ
ズマの垂直方向位置の変位量の時間変化のグラフを図１
２に示す。

【００７９】図１２を参照して、超電導コイル６ａ〜６
ｄの断面サイズが５ｃｍ×５ｃｍの場合、多少のプラズ
マの垂直方向位置の安定化効果は見られるものの、プラ
ズマは数秒でブランケット５に接触する。このように安
定化効果が小さいのは、超電導コイル６ａ〜６ｄの断面
積が小さいため、超電導コイル６ａ〜６ｄにおいて臨界
電流値を超える電流が流れるためである。この結果、磁
束フローによるエネルギー散逸が大きくなり、十分なプ
ラズマの安定化効果を得ることができない。

【００８０】超電導コイル６ａ〜６ｄの断面サイズが１
０ｃｍ×１０ｃｍの場合には、断面サイズが５ｃｍ×５
ｃｍの場合に比べて安定化効果がかなり大きくなってい
ることがわかる。そして、プラズマの垂直方向位置は初
期状態における位置の近くまで回復している。このよう
に、断面サイズが５ｃｍ×５ｃｍの場合よりもプラズマ
の垂直方向位置の安定化効果が飛躍的に向上しているの
は、超電導コイル６ａ〜６ｄを流れる遮蔽電流が臨界電
流値を超えないためである。すなわち、遮蔽電流がクリ
ープ領域にあり、超電導コイル６ａ〜６ｄを流れる遮蔽
電流はほとんど減衰しない。なお、プラズマの垂直方向
位置が完全に初期の位置にまで回復しないのは、遮蔽電
流が０秒〜５秒の間で一時的に臨界電流値を超える結果
磁束フローが生じ、これによってエネルギー散逸が発生
したことが大きな要因の１つと考えられる。また、わず
かだがヒステリシス損失も生じていると考えられる。

【００８１】超電導コイル６ａ〜６ｄの断面サイズが２
０ｃｍ×２０ｃｍおよび３０ｃｍ×３０ｃｍである場合
には、プラズマの垂直方向の位置はほぼ初期の位置にま
で回復している。これは、図１１に示すような擾乱が発
生した場合にも、超電導コイル６ａ〜６ｄではほとんど
遮蔽電流が臨界電流値を超えないためである。なお、ク
リープによる非常に小さなエネルギー損失とヒステリシ
ス損失は発生していると考えられる。

【００８２】以上の結果から、超電導コイル６ａ〜６ｄ
によるプラズマの安定化効果を十分なものとするために
は、超電導コイルａ〜６ｄを流れる電流が超電導コイル
６ａ〜６ｄの臨界電流値を超えないことが必要である。
このため、国際熱核融合実験炉の体系においては、超電
導コイル６ａ〜６ｄの断面サイズが２０ｃｍ×２０ｃｍ
以上であれば十分なプラズマの安定化効果が得られると
考えられる。

【００８３】図１３は、超電導コイル６ａ〜６ｄの断面
サイズが３０ｃｍ×３０ｃｍの場合において、図１１に
示した擾乱を与えた場合のプラズマ重心の位置の変位を
示すグラフである。ここで、図１１に示すように、ポロ
イダルベータ値は一時的に低下しているが、このポロイ
ダルベータ値の低下はプラズマ圧の低下を意味する。そ
のため、図１３に示すように、ポロイダルベータ値の低
下に伴い、プラズマの内圧が小さくなり、プラズマの水
平方向の重心の位置も変化する。つまり、プラズマが超
電導コイル６ａ〜６ｄの軸心方向に移動し、水平方向に
収縮している。ここで、この際のプラズマ電流の変化量
を図１４に示す。

【００８４】図１４を参照して、プラズマが水平方向に
収縮した場合には、プラズマは磁束を一定に保とうとす
るため、プラズマ電流が大きくなっている。ここで、プ
ラズマ電流の初期値は２１ＭＡである。また、グラフの
縦軸はプラズマ電流の初期値からの変化量を示す。図１
１に示したような擾乱が与えられた瞬間には、図１４に
示すように、プラズマ電流は最大約５．７％変動してい
る。ただし、約１秒後には、そのプラズマ電流の変動は
初期値に対して約１％程度にまで回復している。

【００８５】次に、プラズマの表面位置（セパラトリク
ス）の変動についての解析結果を示す。セパラトリクス
の変動については、初期平衡状態におけるセパラトリク
ス上に参照点を定義し、その点の変位によって評価し
た。ここで用いたセパラトリクス上の参照点を図１５に
示す。なお、図１５中における参照点ｐ１〜ｐ６のそれ
ぞれの矢印は、それぞれの参照点ｐ１〜ｐ６の変位の正
の方向を意味している。

【００８６】そして、図１５において示したそれぞれの
参照点ｐ１〜ｐ６の変位の時間変化を図１６に示す。

【００８７】図１６を参照して、参照点ｐ２〜ｐ５は、
磁気軸の方向（正の方向）に変位しており、プラズマが
収縮することを示している。したがって、これらの参照
点ｐ２〜ｐ５では、プラズマは壁と接触することはな
い。

【００８８】一方、参照点ｐ１、ｐ６は、プラズマ下に
位置する構造物に近づく方向に変位している。そして、
それぞれの変位の最大値は、参照点ｐ１で２２．５ｃ
ｍ、参照点ｐ６において６．０ｃｍ程度であり、いずれ
もプラズマが構造物に接触することにならず問題はな
い。

【００８９】以上のような数値解析結果により、本発明
によるプラズマ安定化装置は、外部電源による制御を行
なうことなく、核融合炉において要求されるプラズマ不
安定性の制御を行なうことが可能であることが示され
た。

【００９０】開示された実施の形態または実施例はすべ
ての点で例示であって制限的なものではないと考えられ
るべきである。本発明の範囲は実施の形態または実施例
ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の
範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含ま
れることが意図される。

【００９１】

【発明の効果】以上のように、請求項１〜１２に記載の
発明によれば、プラズマ安定化手段として超電導コイル
を利用することにより、外部からの制御電源を用いるこ
となく、核融合炉においてプラズマの不安定性の制御を
行なうことが可能なプラズマ安定化装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるプラズマ安定化装置
とプラズマとの位置関係を示す模式図である。

【図２】本発明の実施の形態によるプラズマ安定化装置
を国際熱核融合実験炉に適用することを想定した場合の
断面模式図である。

【図３】図２において示した本発明の実施の形態による
プラズマ安定化装置の断面拡大図である。

【図４】本発明の実施の形態によるプラズマ安定化装置
における大型超電導コイルを示した模式図である。

【図５】本発明の実施の形態によるプラズマ安定化装置
における大型超電導コイルの効果を説明するための断面
模式図である。

【図６】本発明の実施の形態によるプラズマ安定化装置
の大型超電導コイルの効果を説明するための断面模式図
である。

【図７】本発明の実施の形態によるプラズマ安定化装置
の大型超電導コイルの変形例を示す模式図である。

【図８】本発明の実施の形態によるプラズマ安定化装置
の小型超電導コイルの変形例を示す模式図である。

【図９】本発明の実施の形態によるプラズマ安定化装置
の小型超電導コイルの変形例を示す模式図である。

【図１０】本発明の実施例において行なった数値解析に
おいて用いた国際熱核融合実験炉の断面模式図である。

【図１１】本発明の実施例において行なった数値解析に
おいて用いた擾乱のデータを示すグラフである。

【図１２】本発明の実施例において行なった数値解析の
結果のうち、プラズマの垂直方向位置の変位量の時間変
化を示すグラフである。

【図１３】本発明の実施例において行なった数値解析の
結果のうち、プラズマ重心の位置の変位を示すグラフで
ある。

【図１４】本発明の実施例による数値解析の結果のう
ち、プラズマ電流の変化量を示すグラフである。

【図１５】本発明の実施例による数値解析の結果のう
ち、プラズマの表面位置（セパラトリクス）の変位を評
価するための参照点を示す模式図である。

【図１６】本発明の実施例による数値解析の結果のう
ち、プラズマ表面の参照点の変位の時間変化を示すグラ
フである。

【図１７】従来研究されているトカマク型の核融合炉の
模式図である。

【符号の説明】

１プラズマ２センターソレノイドコイル３ポロイダルコイル４トロイダルコイル５ブランケット６，６ａ〜６ｈ大型超電導コイル７，７ａ，７ｂ小型超電導コイル８磁力線９真空容器１０ａ〜１０ｄプラズマ安定化装置１１断熱材１２，１２ａ〜１２ｈ接続部１３ａ〜１３ｄ変動磁場の向き１４ａ，１４ｂ接続部１５冷却材配管１６冷却材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598063605 内一哲哉茨城県那珂郡東海村白方白根２番地の22 東京大学大学院工学系研究科附属原子力工学研究施設内 (72)発明者宮健三茨城県那珂郡東海村白方白根２番地の22 東京大学大学院工学系研究科附属原子力工学研究施設内 (72)発明者吉田義勝茨城県那珂郡東海村白方91 (72)発明者内一哲哉茨城県那珂郡東海村白方白根２番地の22 東京大学大学院工学系研究科附属原子力工学研究施設内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】核融合炉において、プラズマを閉じ込め
る磁場中に配置されたプラズマ安定化手段を備え、前記
プラズマ安定化手段が超電導コイルからなることを特徴
とする、プラズマ安定化装置。
【請求項２】前記プラズマは、前記超電導コイルの軸
心を取囲むように円環状に形成されている、請求項１に
記載のプラズマ安定化装置。
【請求項３】前記超電導コイルは、前記プラズマ上に
位置する上部コイルと、前記プラズマ下に位置する下部
コイルとを含み、前記上部コイルと前記下部コイルとには、それぞれ分割
点が形成され、前記上部コイルと前記下部コイルとは、それぞれの前記
分割点において、一方端部と他方端部とを有し、前記上部コイルの一方端部と前記下部コイルの一方端部
とは電気的に接続されており、前記上部コイルの他方端部と前記下部コイルの他方端部
とは電気的に接続されている、請求項１または２に記載
のプラズマ安定化装置。
【請求項４】前記上部コイルと前記下部コイルとに
は、それぞれ複数の前記分割点が形成されている、請求
項３に記載のプラズマ安定化装置。
【請求項５】前記プラズマ表面に対向するように配置
され、前記超電導コイルの直径より小さい直径を有する
超電導小コイルをさらに備える、請求項１〜４のいずれ
か１項に記載のプラズマ安定化装置。
【請求項６】前記プラズマを囲むように設置され、前
記超電導コイルと前記超電導小コイルとを冷却するため
の冷却媒体を移送する配管をさらに備え、前記超電導コイルと前記超電導小コイルとは、前記配管
内に設置されている、請求項５に記載のプラズマ安定化
装置。
【請求項７】前記超電導コイルまたは前記超電導小コ
イルを、前記プラズマに対向して配置されるブランケッ
ト材の外側に設置する、請求項５または６に記載のプラ
ズマ安定化装置。
【請求項８】前記超電導コイルは、前記プラズマ表面
に対向するように配置され、前記プラズマの外径より小
さい直径を有する超電導小コイルである、請求項１に記
載のプラズマ安定化装置。
【請求項９】前記超電導小コイルは、ほぼ並列して配
置された第１および第２の超電導小コイルを含み、前記第１の超電導小コイルにおけるコイル巻き線の巻き
方向は、前記第２の超電導小コイルにおけるコイル巻き
線の巻き方向と逆であり、前記第１の超電導小コイルにおけるコイル巻き線の一方
端部は、前記第２の超電導小コイルにおけるコイル巻き
線の一方端部と電気的に接続され、前記第１の超電導小コイルにおけるコイル巻き線の他方
端部は、前記第２の超電導小コイルにおけるコイル巻き
線の他方端部と電気的に接続されている、請求項５また
は８に記載のプラズマ安定化装置。
【請求項１０】前記超電導小コイルを、前記プラズマ
に対向して配置されるブランケット材の外側に設置す
る、請求項８または９に記載のプラズマ安定化装置。
【請求項１１】前記核融合炉は、磁場閉じ込め方式の
核融合炉である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載
のプラズマ安定化装置。
【請求項１２】前記核融合炉は、トカマク方式、逆転
磁場ピンチ方式、ヘリカル方式からなる群から選択され
る１つの方式を用いた核融合炉である、請求項１１に記
載のプラズマ安定化装置。