AbstractThe large helical device (LHD) has 12 superconducting coils that are strongly coupled with each other. The rating currents of these coils are from 13 to 32 kA and total magnetically stored energy reached 1.6 GJ. These coils are excited by six d.c. power supplies and each coil current is controlled with high accuracy to make a magnetic surface required for various plasma experiments. At the same time, it is required that these power supplies discharge the stored energy quickly when coil quench is detected. This paper introduces the quench protection circuit installed in the power supplies. For this system, a 30 kA and 2 kV class d.c. current breaker using the parallel connection of a small vacuum circuit breaker (VCB) and power fuse is developed. Also, the best discharge resistor set, that dumps stored energy in the wide operation range of the LHD without changing connection, is found using numerical simulation. To confirm the reliability of quench protection and operation delay, operating tests are done using an actual quench protection system and power supply. In this test, more than 400 shots for three deference power systems are finished without any operation failure.
大型ヘリカル装置（LHD）は、互いに強く結合した12個の超伝導コイルを有する。これらのコイルの定格電流は13kAから32kAであり、総磁気蓄積エネルギーは1.6GJに達する。これらのコイルは6台の直流電源によって励磁され、各コイル電流は様々なプラズマ実験に必要な磁気面を形成するために高精度で制御される。同時に、コイルのクエンチが検出された場合、これらの電源が蓄積エネルギーを迅速に放電することが要求される。本論文では、電源に設置されたクエンチ保護回路について紹介する。このシステムのために、小型真空遮断器（VCB）と電力ヒューズの並列接続を用いた30kA・2kV級直流遮断器が開発された。また、LHDの広い運転範囲において接続変更を必要とせずに蓄積エネルギーを放出する最適な放電抵抗器セットが、数値シミュレーションを用いて決定された。クエンチ保護と動作遅延の信頼性を確認するため、実機のクエンチ保護システムと電源を用いて動作試験が実施された。この試験では、3つの異なる電源に対して400回以上の動作が完了し、動作不良は発生しなかった。