ヘリカル型・ステラレーターの仕組みを3Dで学ぶ
Wendelstein 7-Xの独立した非平面コイルを観察し、LHDのヘリカルコイルとの違いを知る。
方式の概要と特徴
ステラレーター系の装置は、外部コイルの三次元的な配置で閉じ込め磁場をつくります。複雑な形は装飾ではなく、磁場の設計に関係します。同じ系統でもコイルのつくり方は一つではありません。このモデルはW7-Xのモジュラー型を参考にしており、LHDの連続したヘリカルコイルとは区別します。
装置を回して、構造を確かめる
部品を選び、内部や配置を立体で確認できます。
ステラレーターの内部へ
操作を始めると3Dモデルを読み込みます。
3Dを開く前でも、下の方式別解説を読めます。
公開資料を参考に独自制作した教育用モデルです。正確な寸法・非公開の内部設計・磁場や粒子軌道の計算結果を示しません。プラズマとビームは位置関係の静止表現で、断面・分解表示は実際の作業手順ではありません。
部品を選んで、仕組みをたどる
独立した非平面コイル
50基の非平面コイルを選び、一本のらせんではなく、独立したコイルが容器を取り囲む様子を観察します。
平面コイルとの組合せ
20基の平面コイルに切り替え、非平面コイルとの重なり方を見ます。異なる形の磁石をどう配置するかが、製作・組立にも関わります。
うねる容器と接続口
真空容器とポートを選び、複雑な磁石の間から加熱・計測・保守のためにアクセスする位置関係を確認します。
装置を支える技術
- 三次元磁場設計、超伝導巻線、精密組立
- 加熱・診断、真空接続、低温支持、熱排出
代表的な装置・研究機関
5回対称の配置は参考にしていますが、巻線中心線や実際の磁気面を計算していません。W7-XとLHDは研究装置であり、このモデルは発電所の内部設計ではありません。
研究開発で確かめること
長い時間の運転を目指すと、磁場の最適化に加えて、加熱・粒子供給・熱排出と機器保守の整合が重要になります。コイル形状の見た目だけでは閉じ込め性能を評価できません。
一次資料とモデルの再構成範囲
5回対称の配置は参考にしていますが、巻線中心線や実際の磁気面を計算していません。W7-XとLHDは研究装置であり、このモデルは発電所の内部設計ではありません。
公開資料を参考にした独自制作の教材です。静止したプラズマ・ビームは位置関係の説明表示で、磁場・粒子運動の計算結果ではありません。各装置の大きさは同一縮尺ではなく、発電性能や優劣を外観だけで比較できません。
ほかの方式と比べる
方式の分類は完全に独立していません。FRCは磁場配位、MTFは磁化した燃料を圧縮する考え方です。異なる分類軸を持つため、FRCを用いる圧縮研究などでは重なりが生じます。