[发明专利]用于聚变反应堆的环向场线圈

权利要求书

1.一种用于在核聚变反应堆中产生环向磁场的环向场线圈(101)，所述核聚变反应堆包括环向等离子体腔室，所述环向等离子体腔室具有中心柱，所述环向场线圈包括多个绕组(109)，所述多个绕组(109)构造为穿过所述中心柱并且绕所述等离子体腔室的外侧经过；其中，

每个绕组(109)包括电缆(302)，所述电缆包括多个堆叠的HTS带材(301)，每个HTS带材包括一层或多层高温超导体材料；

其特征在于，所述HTS带材布置成使得当环向场线圈在所述反应堆中就位时，在电缆穿过中心柱时，在反应堆操作期间每个HTS带材的面基本上垂直于最大中子通量的方向。

2.根据权利要求1所述的环向场线圈，其中，所述堆叠的HTS带材布置成使得当电缆绕所述等离子体腔室的外侧经过时，所述堆叠的HTS带材扭转地绞合。

3.根据权利要求1所述的环向场线圈，其中，构造为与所述中心柱的中心靠近地经过的所述电缆中的至少一个电缆具有比构造为离所述中心更远地穿过所述中心柱的电缆的截面更小的截面。

4.根据权利要求1所述的环向场线圈，其中，所述堆叠的HTS带材布置成使得当所述电缆穿过所述中心柱时，每个HTS带材的面基本上平行于极向磁场。

5.根据权利要求1所述的环向场线圈，其中，所述HTS带材沿着所述带材的纵向轴线预先压缩。

6.根据权利要求1所述的环向场线圈，其中，构造为与所述中心柱的中心靠近地经过的至少一个带材比构造为离所述中心更远地经过的所述电缆以更高电流密度载送电流。

7.根据权利要求1所述的环向场线圈，其中，每个HTS带材的顶面和底面由铜形成。

8.根据权利要求1所述的环向场线圈，其中，每个HTS带材包括一个或多个铜层。

9.根据权利要求1所述的环向场线圈，还包括：冷却系统，所述冷却系统能将所述电缆冷却到30K或更低。

10.根据权利要求1所述的环向场线圈，其中，使用的所述环向磁场为3T或更高。

11.一种用于在核聚变反应堆中产生环向磁场的环向场线圈(101)，所述核聚变反应堆包括环向等离子体腔室，所述环向等离子体腔室具有中心柱，所述环向场线圈包括多个绕组(109)，所述多个绕组(109)构造为穿过所述中心柱并且绕所述等离子体腔室的外侧经过；其中，

每个绕组(109)包括电缆，所述电缆包括多个HTS带材(301)，每个HTS带材包括一层或多层高温超导体材料；以及

其特征在于，构造为与所述中心柱的中心靠近地经过的所述电缆中的至少一个电缆具有比构造为离所述中心更远地穿过所述中心柱的电缆的截面更小的截面。

12.根据权利要求11所述的环向场线圈，其中，每个电缆包括多个堆叠的HTS带材。

13.根据权利要求11所述的环向场线圈，其中，每个电缆包括绕铜芯布置的多个HTS带材。

14.一种核聚变反应堆(100)，所述核聚变反应堆包括等离子体腔室，所述等离子体腔室具有中心柱(108)，其特征在于，所述核聚变反应堆包括根据前述权利要求1-13中任一项所述的环向场线圈(101)。

15.根据权利要求14所述的聚变反应堆，其中，所述中心柱包括中央芯，螺线管定位于或能够插入于所述中央芯中。

16.根据权利要求14所述的聚变反应堆，包括：四个或更多个环向场线圈。

17.根据权利要求14所述的聚变反应堆，构造成用以将等离子体约束在所述等离子体腔室内，且受约束等离子体的主半径为1.5m或更小。

18.根据权利要求14所述聚变反应堆，所述反应堆具有2.5或更小的纵横比的球形托卡马克反应堆。

19.根据权利要求14所述的聚变反应堆，其中，绕所述中心柱设置屏蔽物以便减小或消除由于中子造成的破坏。

20.根据权利要求14所述的聚变反应堆，其中，所述中心柱的外部的至少一部分由非HTS材料制成，所述非HTS材料提供屏蔽物以对抗中子对所述HTS带材的破坏。