본 발명은 대 전류 커런트 리드용 히터에 관한 것으로, 초전도 토카막 장치의 전류 공급을 위한 부스바를 구성하는 커런트 리드의 일측을 감싸는 것 으로, 일측으로 커런트 리드 최상단이 관통될 수 있는 관통홀이 형성된 커버 조립체, 상기 커버 조립체 표면을 감싸는 켑톤 필름, 상기 커버 조립체 내측면과 상부 표면에 위치하는 그라파이트 및 상기 켑톤 필름이 감싸진 표 면을 감싸는 히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 부스바를 구성하는 커런트 리드의 결로 현상을 방지하여 결과적으 로 초전도 토카막 장치의 안정적이 운전 모드를 달성할 수 있는 이점이 있다.

기술분야

본 발명은 대 전류 커런트 리드용 히터에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 초전도 토카막 장치로 전원을 공급하는 부스바(Bus bar)를 구성하는 커런트 리드(Current lead)의 결로 현상을 방지하기 위한 대 전류 커런트 리드용 히터에 관한 것이다.

배경기술

초기 플라즈마 실험 이후 매년 새로운 진단시스템이 추가 설치되고 있다.

한국형 초전도 토카막 장치(KSTAR ; Korea Superconducting Tokamak Advanced Reserch)의 경우 대부분의 진단 시스템이 표준 미들웨어인 EPICS를 기본으로 하여 개발되었으며 신뢰성 있는 운전을 보이고 있다.

초전도 토카막 (tokamak) 장치의 주요 구성품으로는 초전도 자석 (superconducting magnet), 초전도 자석 구조물 (superconducting magnet structure), 진공용기 (vacuum vessel), 저온용기 (cryostat), 열차폐막 (thermal shield), 플라즈마 대향부품(PFC, Plasma Facing Component), 플라즈마 진단설비 (plasma diagnostics), 전류전송장치 (Current lead system), 헬륨냉동기, 헬륨분배장치, 가열장치, 전원장치, 진단장치 등으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성되는 초전도 토카막 장치는 최초 플라즈마 발생 실험을 수행하기 위해서는 초전도 자석 및 전원 장치, 가 열 장치, 물리 현상의 측정을 위한 진단장치, 그리고 플라즈마 제어 장치 등 다수의 시스템들이 기 설계된 표준 운전 시나리 오에 따라 순차적이고 유기적으로 운전되어야 한다.

초전도 토카막 장치의 플라즈마 구속을 위해서는 초전도의 PF 코일, TF 코일, CS 코일로 전류를 공급하여 고자기장을 형성하고, 여기에 플라즈마를 구속하여 운전된다.

문제점

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 부스바를 구성하는 커런트 리드의 결합 부위에 부스바의 타측과 온도차로 인한 결로 현상을 효과적으로 방지하여 초전도 토카막 장치에 정확한 운전 전류를 공급하고자 하는데 그 목적이 있다.

해결과제

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 초전도 토카막 장치의 전류 공급을 위한 부스바를 구성하는 커런트 리드의 일측을 감싸는 것으로, 일측으로 커런트 리드 최상단이 관통될 수 있는 관통홀이 형성된 커버 조립체, 상기 커버 조립체 표 면을 감싸는 켑톤 필름, 상기 커버 조립체 내측면과 상부 표면에 위치하는 그라파이트 및 상기 켑톤 필름이 감싸진 표면을 감싸는 히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커버 조립체는, 상기 부스바에 구성되는 헬륨 기체를 배출하는 배출로 공간 확보를 위한 측면홈이 더 구비 된다.

또한, 상기 켑톤 필름은, 3겹으로 감싸는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히터는, 내측으로는 세라믹 재질의 히터로 구성되며, 히터 표면에는 절연체로 절연된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히터는, 상기 켑톤 필름이 커버링된 커버 조립체 표면을 감싸도록 구성되며, 착탈 가능한 고정부재로 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히터는, 표면 온도가 최대 250도를 만족하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절연체는, 15kV 내전압 시험에서 절연 저항이 15GΩ 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히터는, 동작 온도를 검출하기 위한 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 초전도 토카막 장치의 전류를 공급하는 커런트 리드의 전류를 공급하는 커런트 리드용 히터에 있어서, 초전도 토카 막 장치의 전류 공급을 위한 부스바를 구성하는 커런트 리드의 일측을 감싸는 것으로, 일측으로 커런트 리드 최상단이 관통 될 수 있는 관통홀이 형성된 커버 조립체, 상기 커버 조립체 표면을 감싸는 켑톤 필름, 상기 커버 조립체 내측면과 상부 표 면에 위치하는 그라파이트 및 상기 켑톤 필름이 감싸진 표면을 감싸는 히터를 포함한다.

효과

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 초전도 토카막 장치를 구성하는 초전도 코일에 전원을 공급하기 위한 부스바 (Bus bar)의 커런트 리드에 결로 현상을 방지하여 안정적인 전류 공급을 달성할 수 있는 효과가 있다.

본고는 [한국기초과학지원연구원] 우인식, 이영주, 곽상우, 송낙형 등의 발표자료를 요약한 것이다.