AbstractHelical coils for LHD are pool-cooled superconducting coils. In order to produce a fine magnetic surface, highly accurate manufacturing tolerances within ±2 mm and high rigidity against large electro-magnetic forces are required. Additionally, high current densities of over 50 A mm−2 are necessary to keep enough distance between the helical coil and plasma. The helical coil is designed to enhance cryogenic stability by optimizing the wetted surface fraction of each conductor in considering both the magnetic field and stress in the insulator between conductors. For attaining highly accurate helical winding and cryogenic stability, composite conductors with pure aluminum stabilizers were developed and directly wound on highly accurate thick cases. The actual winding was carried out on-site from January 1995 to May 1996. After that, the top covers of the case were set on the coils and welded very carefully. The entire assembly was installed into an outer supporting shell.
LHD用のヘリカルコイルは、プール冷却型超伝導コイルである。優れた磁場形状を実現するためには、±1 mm以内の高い製造精度と、大きな電磁力に対する高い剛性が要求される。さらに、ヘリカルコイルとプラズマの間に十分な距離を確保するためには、50 A mm⁻²を超える高い電流密度が必要である。ヘリカルコイルは、各導体の濡れ面積率を最適化し、導体間の絶縁体における磁場と応力の両方を考慮することにより、低温安定性を向上させるように設計されている。高い精度のヘリカル巻線と低温安定性を達成するために、純アルミ安定化材を備えた複合導体が開発され、高精度に加工されたケースに直接巻き付けられた。実際の巻線作業は1995年1月から1998年5月にかけて現地で実施された。その後、ケースの上部カバーがコイル上に設置され、慎重に溶接された。組立全体は、外部支持シェル内に設置された。