AbstractSuperconducting magnet coils are essential for steady-state or long-pulse operation of tokamaks. In an advanced tokamak, the central solenoid (CS) coils are usually divided into several pairs of modules to provide for an extra plasma shaping capability in addition to those available from the shaping (poloidal field) coils. In the conventional pancake winding scheme of superconducting coils, each coil consists of separate superconducting ‘double-pancake’ coils connected together in series; however, such joints are not superconducting, which is one of the major disadvantages, especially in pulsed operations. A new type of winding was adopted for the ITER CS coil, which consists of cylindrical shell ‘layers’ joined in series. A disadvantage of this layer winding is its inability to yield modular coils that can provide certain degree of plasma shaping. Joints can be removed in a coil winding pack with the conventional pancake winding scheme, if the conductor is sufficiently long and the winding machine is properly equipped. The compactness, however, cannot be preserved with this scheme. The winding compactness is important since the radial build of the CS coils is one of the major parameters that determine the machine size. In this paper, we present a continuous winding scheme that requires no joints, allows coil fabrication at minimum dimension, and meets the flux swing requirement and other practical aspects.
超伝導マグネットコイルは、トカマクの定常運転または長時間パルス運転に不可欠である。先進トカマクでは、中心ソレノイド（CS）コイルは通常、複数対のモジュールに分割され、成形（ポロイダル磁場）コイルから得られるものに加えて、追加のプラズマ成形能力を提供する。超伝導コイルの従来のパンケーキ巻き方式では、各コイルは互いに直列に接続された個別の超伝導「ダブルパンケーキ」コイルで構成される。しかしながら、そのような接続部は超伝導ではなく、これは特にパルス運転時における主要な欠点の1つである。ITER CSコイルには、円筒殻状の「レイヤー」を直列に接合した新しいタイプの巻線方式が採用された。このレイヤー巻きの欠点は、ある程度のプラズマ成形を提供できるモジュール式コイルを生成できないことである。導体が十分に長く、巻線機が適切に装備されていれば、従来のパンケーキ巻き方式のコイル巻線パックでは接続部をなくすことができる。しかしながら、この方式ではコンパクト性を維持することはできない。CSコイルの径方向の厚みは装置サイズを決定する主要なパラメータの1つであるため、巻線のコンパクト性は重要である。本論文では、接続部が不要で、最小寸法でのコイル製作を可能にし、フラックススイング要件およびその他の実用的側面を満たす連続巻線方式を提案する。