Fabrication of 8Cr-2W ferritic steel tile for reduction in toroidal magnetic field ripple on JT-60U

JT-60Uでのトロイダル磁場リップル低減用8Cr-2Wフェライト鋼タイルの製作

工藤 祐介; 沢井 友次; 櫻井 真治; 正木 圭; 鈴木 優; 笹島 唯之; 林 孝夫; 高橋 龍吉*; 本田 正男; 實川 資朗; 宮 直之

Kudo, Yusuke; Sawai, Tomotsugu; Sakurai, Shinji; Masaki, Kei; Suzuki, Yutaka; Sasajima, Tadayuki; Hayashi, Takao; Takahashi, Ryukichi*; Honda, Masao; Jitsukawa, Shiro; Miya, Naoyuki

JT-60Uでは、大体積運転においてプラズマ加熱の低下,プラズマ対向機器への熱負荷の増大を引き起こすトロイダル磁場のリップル損失を低減するため、フェライト鋼製タイルの導入を図った。JT-60Uでは重水素運転であるため、中性子発生量が低いことから、フェライト鋼として、F82Hの放射化元素の含有成分の制限を緩めた8Cr-2W-0.2V鋼を製作した。製造されたフェライト鋼は焼戻しマルテンサイト構造を示し、十分な、磁気,機械特性であった。鋼板の飽和磁化は573Kで1.7Tであり、予想より低かったものの、JT-60Uの運転では十分有効であることが計算により確認された。8-9Crフェライト鋼の飽和磁化に対する材料条件を調べることは、フェライト鋼を炉内構造物として使用する将来の核融合装置において重要である。

Installation of ferritic steel tiles was proposed in JT-60U to reduce the toroidal magnetic field ripple and to improve the fast ion loss, which degrades heating efficiency and increases heat load on plasma facing component under large volume plasma operations. We selected a 8Cr-2W-0.2V ferritic steel with the cost-effectiveness, in which concentration limits of activation elements in F82H were relaxed because of the less number of neutron generations from deuterium operations on JT-60U. The fabricated ferritic steel has clear tempered martensitic microstructure, and sufficient magnetic and mechanical properties. The saturated magnetization was estimated to 1.7 Tesla at 573 K, lower than expected, but effectiveness in JT-60U was confirmed by numerical analyses. To research the effect of material conditions, such as microstructure and heat treatment, on saturated magnetization of the ferritic steel based on 8-9Cr is important for the future fusion reactors which will be planned to install the ferritic steel as the in-vessel components.