AbstractThe International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) magnet systems provide the magnetic field intensity and field geometry to contain and control plasma during the various phases of pulsed operation. During these pulses, the toroidal field (TF) coils operate with a constant current. The central solenoid (CS) and poloidal field (PF) coils, on the other hand, are each independently powered. The maximum terminal voltages during plasma operation and protective discharges are 15 kV for CS and 10 kV for TF and PF. The energy stored in the 20 TF coil system is 103 GJ; in each of the other coils it is approximately 10 GJ or less. This paper describes the protection requirements and selected design concepts being considered for the large superconducting coils for the ITER. Ground faults, short circuits and helium leaks are the major serious accidents to be prevented in the coils. All coils use a solid insulation system to avoid ground faults. The electrical circuits including coil and power supply are grounded through resistors that limit current in the event of a ground fault. In the case of a short circuit within the coil winding, a large energy would be dissipated close to the small shorted volume. The impact of the short circuit can be reduced by using a potential screen. Inside the cryostat, helium leakage is most likely at the electrical insulating breaks in the cryogenic cooling lines between the coils and helium manifolds. A double containment (metallic shield and glass-epoxy) is therefore provided for the insulation breaks to allow for the detection of small leaks and to limit the spread of helium to other locations.
国際熱核融合実験炉（ITER）のマグネットシステムは、パルス運転の様々な段階においてプラズマを閉じ込め、制御するための磁場強度と磁場分布を提供する。これらのパルス運転中、トロイダル磁場（TF）コイルは一定電流で動作する。一方、中心ソレノイド（CS）およびポロイダル磁場（PF）コイルは、それぞれ独立して電源供給される。プラズマ運転中および保護遮断時の最大端子電圧は、CSで15kV、TFおよびPFで10kVである。20個のTFコイルシステムに蓄積されるエネルギーは103GJであり、その他の各コイルでは10GJ以下である。本論文では、ITERの大型超伝導コイルについて検討されている保護要件と選定設計概念について述べる。接地故障、短絡、およびヘリウム漏れは、コイルにおいて防止すべき主要な重大事故である。すべてのコイルは、接地故障を回避するために固体絶縁システムを採用している。コイルおよび電源を含む電気回路は、接地故障発生時に電流を制限する抵抗器を介して接地されている。コイル巻線内で短絡が発生した場合、短絡した小さな領域の近傍に大きなエネルギーが放出されることになる。短絡の影響は、ポテンシャルスクリーンを使用することで低減できる。クライオスタット内部では、ヘリウム漏れはコイルとヘリウムマニホールド間の冷媒ラインにおける電気絶縁継手部で最も発生しやすい。したがって、絶縁継手部には二重封入構造（金属シールドおよびガラスエポキシ）が施され、微小な漏れの検出とヘリウムの他箇所への拡散防止が図られている。