The Large Helical Device (LHD) is not only the largest stellarator for the research of fusion plasma near a reactor region but also the largest superconducting system. Availability higher than 98% has been achieved in the long-term continuous operation both in the cryogenic system and in the power supply system. It is due to the robustness of the systems and efforts of maintenance and operation. One big problem is the shortage of cryogenic stability of a pair of pool-cooled helical coils. Composite conductors had been developed to attain sufficient stability at high current density. However, it was revealed that a normal-zone could propagate below the cold-end recovery current by additional heat generation due to the slow current diffusion into a thick pure aluminium stabilizer. Besides, a novel detection system with pick-up coils along the helical coils revealed that normal-zones were initiated near the bottom of the coil where the field is not the highest. Therefore, the cooling condition around the innermost layers, the high field area, will be deteriorated at the bottom of the coil by bubbles gathered by buoyancy. In order to raise the operating currents, methods for improving the cryogenic stability have been examined and stability tests have been carried out with a model coil and small coil samples. We selected a method to lower temperatures of the coil and an additional cooler has been installed at the inlet of the coil. The outlet temperatures of the coil have been successfully lowered to 3.8 from 4.4 K of the saturated temperature, as planned.
大型ヘリカル装置（LHD）は、炉心領域に近い核融合プラズマ研究のための最大のステラレーターであるだけでなく、最大の超伝導システムでもある。低温システムと電源システムの両方において、長期間の連続運転で98%を超える稼働率が達成されている。これは、システムの堅牢性と保守・運転の努力によるものである。大きな問題の一つは、一対のプール冷却ヘリカルコイルの低温安定性の不足である。高い電流密度で十分な安定性を達成するために複合導体が開発された。しかし、厚い純アルミニウム安定材への遅い電流拡散による追加の発熱によって、ノーマルゾーンが冷端回復電流以下でも伝播し得ることが明らかになった。さらに、ヘリカルコイルに沿ったピックアップコイルを用いた新しい検出システムにより、ノーマルゾーンが、磁場が最も高くないコイル底部近傍で発生することが明らかになった。したがって、最内層周辺、すなわち高磁場領域の冷却条件は、浮力によって集められた気泡によりコイル底部で悪化するであろう。運転電流を上げるために、低温安定性を改善する方法が検討され、モデルコイルと小型コイルサンプルを用いた安定性試験が実施された。我々はコイルの温度を下げる方法を選択し、追加の冷却器がコイル入口に設置された。コイルの出口温度は、計画通り、飽和温度の4.4 Kから3.8 Kへと低下させることに成功した。