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辻 博史
超電導Web21(インターネット), (2004年8月), p.18 - 19, 2004/08
核融合研究開発の紹介の中で、しばしば使われる説明に、「核融合炉は地上の太陽」という表現がある。本解説は、この表現が使われる理由について、中学三年生及び高校生への説明を想定した解説である。なお、本原稿はインターネット配信型技術情報誌「超電導Web21」の編集を行っている国際超電導産業技術研究センターからの依頼により執筆された。
新井 和邦*; 二ノ宮 晃*; 石郷岡 猛*; 高野 克敏*; 中嶋 秀夫; Michael, P.*; Vieira, R.*; Martovetsky, N.*; Sborchia, C.*; Alekseev, A.*; et al.
Cryogenics, 44(1), p.15 - 27, 2004/01
被引用回数：3 パーセンタイル：15.47(Thermodynamics)ITER計画のもとで中心ソレノイド・モデル・コイルの試験を行い、コイルで発生するAE信号を直流運転時に測定した。その結果、コイルで発生するAE信号は、超伝導導体で発生する交流損失と関係があることが明らかになった。このことは、コイルの繰り返し通電時の撚線の動き及び素線間接触の剥がれにより交流損失が発生し、それらの動きをAE信号として測定したことを示している。また、AE信号はコイルのバランス電圧で見られる電圧スパイクとも関係があり、機械的攪乱が存在していることが明らかとなった。このことから、CSモデル・コイルにおいては、機械的攪乱の発生場所はAE信号及び電圧スパイクの情報を用いることで求めることが可能である。
Al導体の開発と大型超電導コイルへの適用小泉 徳潔; 奥野 清; 中嶋 秀夫; 安藤 俊就*; 辻 博史
低温工学, 38(8), p.391 - 398, 2003/08
原研は、1980年代にNbAl導体の開発を開始し、1990年代終りには約1トンのNbAl線を製造し、150m長の大電流NbAl導体を開発した。本導体を用いてNbAlインサート・コイルを開発し、試験した。本コイルの開発では、コイル端子の電気的接続部の開発や、従来の知見では予想されていなかった熱応力への対処法の考案等を行った。さらに、NbAlインサート・コイルの製作では、NbAl線の歪による臨界電流値の低下が小さいことを利用して、NbAl生成熱処理後に巻線加工を行うことで、コイル製作方法を簡易にする手法を採用した。この手法の適用性検証のため、熱処理後の導体に人為的に曲げ歪を印加した。このようにして、2001年1月にNbAlインサート・コイルの製作を完了し、2002年4月に通電試験を行った。その成果として、46kA-13Tの定格励磁に成功した。また、60kA-12.5Tの拡張試験も行い、大きな電磁力の下でも、コイルを安定に運転できることを実証した。さらに、熱処理後の導体の曲げの臨界電流性能への影響も十分小さく、コイル製作方法の簡易化が可能であることを示した。
Al insert experiment log book; 3rd Experiment of CS model coil杉本 誠; 小泉 徳潔; 礒野 高明; 松井 邦浩; 布谷 嘉彦; 堤 史明*; 押切 雅幸*; 若林 宏*; 奥野 清; 辻 博史
JAERI-Tech 2002-080, 100 Pages, 2002/11
JAERI-Tech-2002-080.pdf:7.89MB
CSモデル・コイルの第3回実験が2002年3月より開始した。第3回目の実験では、CSモデル・コイルの内側にNbAlインサート・コイルを設置し、実験を行った。CSモデル・コイルとNbAlインサート・コイルの予冷は同年3月4日から開始して、約1ヶ月を費やした。その後直ちに4月3日より通電試験を行った。同年5月2日に通電試験を完了した。その後コイルの昇温を行い、全ての実験を同年5月30日に終了した。この間、実験番号は102を数え、収集したデータはバイナリ形式で5.2GBに達した。本報告書は5週間にわたる実験のログ(日誌)とそのリストを集めたデータベースである。
Al cable-in-conduit conductor小泉 徳潔; 高橋 良和; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 安藤 俊就; 辻 博史; 奥野 清; 東 克典*; Fuchs, A.*; Bruzzone, P.*; et al.
Cryogenics, 42(11), p.675 - 690, 2002/11
被引用回数：23 パーセンタイル：64.67(Thermodynamics)ITER-EDAの一環として、NbAll導体とReact-and-wind法のITER-TFコイルへの適用性を実証するために、13T-46kA級ステンレス鋼製ジャケットNbAl導体を開発した。本導体が曲げ歪を加えた場合も含めて、臨界電流値性能を達成できることを確認するために、臨界電流値試験を実施した。試験は、磁場7, 9, 10, 11T, 温度6-9Kの範囲で行った。また、予想臨界電流値を評価するために開発した解析モデルによる計算の結果、実験結果は計算結果とよく一致することがわかった。したがって、本導体の製造過程が妥当であり、かつ、React-and-wind法の適用が可能であることを実証できた。
杉本 誠; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 奥野 清; 辻 博史; Rodin, I.*; Egorov, S. A.*
低温工学, 37(10), p.513 - 522, 2002/10
国際熱核融合実験炉(Ineternational Thermonuclear Experimental Reactor, ITER) 中心ソレノイド(Central Solenoid, CS)モデル・コイル計画において、3つのインサート・コイルの開発・製作・試験を策定し、遂行してきた。2つめのインサート・コイルとしてトロイダル磁場インサート・コイル(以下TFインサートと記す)を、CSモデル・コイルの内側に設置し実験を行った。本報告では、このTFインサートの開発目標を記すとともに、ロシアでのコイル製作,日本での据付・実験について記す。TFインサートは、ITER-TFコイル用の超電導導体を用いて巻線した単層のソレノイドである(重量3.1トン)。その開発はロシアと日本が共同で行い、原研の試験装置で性能評価を行った。その結果、開発目標である13T-46kAの通電に成功し、ITER-TFコイルが建設可能であることを実証した。
常松 俊秀; 関 昌弘; 辻 博史; 奥野 清; 加藤 崇; 柴沼 清; 花田 磨砂也; 渡邊 和弘; 坂本 慶司; 今井 剛; et al.
Fusion Science and Technology, 42(1), p.75 - 93, 2002/07
被引用回数：1 パーセンタイル：10.15(Nuclear Science & Technology)ITER(国際熱核融合実験炉)工学設計活動における日本の工学技術の研究開発活動と成果について、欧州,日本,ロシア,米国の国際協力により実施されたITERの設計結果と合わせて述べる。ITERを構成する主要機器のうち、超伝導コイル,真空容器,高熱流束プラズマ対向機器,中性粒子入射装置,大電力のミリ波を発生するジャイロトロン等について、ITER実機に外挿可能な規模のモデル試験体を開発・製作・試験するプロセスを通じてITERに必要な新技術が開発された。日本で得られた主な成果は、13T, 640MJのニオブ・スズを用いた超伝導コイル技術,高さ15m,横幅9mの真空容器技術,20MW/m
の熱流束を処理できるCuCrZr製の冷却管技術,31mA/cmの電流密度を有する負イオン源技術と1MeVのイオン加速器技術及び1MWの出力機能を有するジャイロトロン技術である。
関 昌弘; 山西 敏彦; 洲 亘; 西 正孝; 秦野 歳久; 秋場 真人; 竹内 浩; 中村 和幸; 杉本 昌義; 芝 清之; et al.
Fusion Science and Technology, 42(1), p.50 - 61, 2002/07
被引用回数：5 パーセンタイル：34.58(Nuclear Science & Technology)原研における核融合炉工学の長期的開発の進展状況を発表する。トリチウム取扱・処理システムにおいては、ITER及び原型炉に必要なシステムの構成要素機器の基盤技術開発が進み、統合システムの1ヶ月にわたる連続運転に成功した。DT炉内で使用された機器の表面からトリチウムを効果的に除去する方法として、波長193nmの紫外線レーザを用いる技術が開発された。ブランケットについてはITER用テスト・ブランケット・モジュール及び原型炉用先進的ブランケットの開発が進んだ。本ブランケットではトリチウム増倍材としてLi
TiO,構造材料として低放射化鋼F82Hを用いている。F82H鋼については、50dpaの中性子照射と摂氏200度から500度の範囲における機械的強度が明らかとなった。さらに原型炉を目指した候補材料に100から200dpaでの中性子照射試験を行うため国際核融合材料照射施設(IFMIF)の研究開発が国際協力により進められた。
Al multifilamentary strand fabricated by a jelly-roll method高橋 良和; 小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; 高谷 芳幸*; 辻 博史
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 12(2), p.1799 - 1803, 2002/06
被引用回数：5 パーセンタイル：35.09(Engineering, Electrical & Electronic)原研はメーカと共同でITERのトロイダル磁場(TF)コイル用NbAl素線を開発してきたが、中心ソレノイド(CS)モデル・コイルを使用して実験されるNbAlインサート・コイル用に、ジェリーロール法による素線を1トン製造した。この素線は、量産を目指した製造技術(品質管理技術を含む)を確立し、それを用いて製造されたものである。この素線の臨界電流値を広い温度範囲(4~15K)と磁場範囲(16Tまで)において測定し、ピンニング力のスケーリング法により、臨界電流値の実験式を導き出した。この式は、ITERの運転温度において、実験結果とよい一致が得られた。よって、この式は、この素線を1152本用いた13T-46kA導体の性能評価及び核融合用超伝導導体の最適設計基準の確立のために有用と考えられる。
安藤 俊就*; 礒野 高明; 加藤 崇; 小泉 徳潔; 奥野 清; 松井 邦浩; Martovetsky, N.*; 布谷 嘉彦; Ricci, M.*; 高橋 良和; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 12(1), p.496 - 499, 2002/03
被引用回数：5 パーセンタイル：35.09(Engineering, Electrical & Electronic)ITERの工学設計活動で最も重要なR&D項目の一つである中心ソレノイド(CS)モデル・コイル計画におけるCSモデル・コイルとCSインサートのパルス通電結果について報告する。CSモデル・コイルとCSインサートは、いずれもITER-CSの設計値である13Tの磁場を0.4T/Sの励磁速度で安定に達成でき、ITER-CSは設計通り製作できることを実証した。さらに、コイルが常電導状態に転移する電流値の励磁速度依存性について、コイルの冷媒温度を変えて測定した結果、ほぼ交流損失による温度上昇で説明できることがわかった。これらの結果は、ITERの超伝導コイルの設計、また、パルス通電する超伝導コイルの設計に対しての有益なデータベースの構築に寄与するものである。
安藤 俊就*; 石田 真一; 加藤 崇; 菊池 満; 木津 要; 松川 誠; 三浦 友史; 中嶋 秀夫; 逆井 章; 杉本 誠; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 12(1), p.500 - 503, 2002/03
被引用回数：11 パーセンタイル：52.59(Engineering, Electrical & Electronic)トカマク型核融合装置JT-60の超伝導計画の超伝導コイル・システムの設計について紹介する。この超伝導コイル・システムはトロイダル磁場(TF)コイル,中心ソレノイド(CS),平衡制御磁場(EF)コイルからなる。TFコイルは、高さが5.8m,幅が3.9mのユニット・コイルの18個からなる。その巻線部での最大磁場は7.4T,そのときの磁気蓄積エネルギーは、これまで製作された超伝導コイルより1.7倍大きい世界最大の1.6GJである。本コイルには、原研で開発され、大きな電磁力が加えられても超伝導性能への影響の少ないニオブ・アルミ超伝導導体が使用される。CSは4個,EFコイルは6個からなり、最大磁場が7.4TであるCSとEF4ではニオブ・スズ導体が、最大磁場が5Tである他のEFコイルはニオブ・チタン導体が採用される。
島本 進*; 村瀬 暁*; 西井 憲治*; 内藤 文信*; 松井 邦浩; 高橋 良和; 辻 博史
電気学会論文誌,B, 122(1), p.58 - 63, 2002/01
国際熱核融合実験炉(ITER)の超電導マグネット用46kANbSn超電導導体の短尺サンプルのパルス磁場損失を、熱量法を用いて測定した。その結果、本導体は約1000本の素線から構成されているが、その素線間を流れる結合電流の時定数が30msであることが得られた。この結果をもとに、各素線の幾何学的解析を行い、実際の撚線のツイスト・ピッチより長い結合ループがあることを示した。これは、CSモデル・コイル実験結果の解析の基盤となるものである。
森 雅博; 荘司 昭朗; 荒木 政則; 斎藤 啓自*; 仙田 郁夫; 大森 順次*; 佐藤 真一*; 井上 多加志; 大野 勇*; 片岡 敬博*; et al.
日本原子力学会誌, 44(1), p.16 - 89, 2002/01
ITER(国際熱核融合実験炉)計画は、日本・米国・欧州・ロシアの政府間協定の下に核融合エネルギーの科学的・工学的実証を目指す実験炉を国際共同で実現しようというプロジェクトである。1992年7月以来9年間に亘り建設のために必要なすべての技術的データの作成を目的とする工学設計活動(EDA)を進めてきたが、2001年7月に当初の目標を達成して完了した。次の段階に進むこの時期に、EDAの概要と主要な成果をまとめておくことは、我が国の研究者が広くEDAの成果を評価し活用するうえでも、また、今後期待されるITERの建設・運転に向けた活動に多くの研究者が参画するための共通の基盤を築くうえでも必要と考えられる。本報告ではこのような趣旨に基づき、ITER工学設計活動の概要,工学設計及び工学RandDの成果,安全性に関する検討について、外部の研究者が全体像を掴むことを意図して記述されている。
濱田 一弥; 加藤 崇; 河野 勝己; 原 英治*; 安藤 俊就; 辻 博史; 奥野 清; Zanino, L.*; Savoldi, L.*
AIP Conference Proceedings 613, p.407 - 414, 2002/00
国際熱核融合実験炉(ITER)の工学設計活動の一環として、中心ソレノイド(CS)モデル・コイルが日本,欧州,ロシア及び米国の国際協力により、製作され、性能試験が行われた。CSモデル・コイルは、強制冷却型ケーブル・イン・コンジット導体を採用しており、導体内部に4.5Kの超臨界ヘリウムを流して冷却する。導体の圧力損失を調べることは、コイルの熱的な性能及び冷凍機の負荷の観点から、極めて重要である。今回CSモデル・コイルの実験において、ITER実機規模の超伝導導体として初めて、4.5Kの超臨界圧ヘリウムによって圧力損失特性が測定されたので、その結果について報告する。
杉本 誠; 礒野 高明; 松井 邦浩; 布谷 嘉彦; 堤 史明*; 田宮 忠俊*; 押切 雅幸*; 若林 宏*; 奥野 清; 辻 博史
JAERI-Tech 2001-085, 104 Pages, 2001/12
JAERI-Tech-2001-085.pdf:4.64MB
CSモデル・コイルの第2回実験が2001年8月より開始した。第2回目の実験では、CSモデル・コイルの内側にTFインサート・コイルを設置し、実験を行った。CSモデル・コイルとTFインサート・コイルの予冷は同年8月20日から開始して、約1ヶ月を費やした。その後直ちに9月17日より通電試験を行った。同年10月19日に通電試験を完了した。この間、実験番号は88を数え、収集したデータはバイナリ形式で4GBに達した。本報告書は5週間にわたる実験のログ(日誌)とそのリストを集めたデータベースである。
安藤 俊就; 加藤 崇; 牛草 健吉; 西尾 敏; 栗原 良一; 青木 功; 濱田 一弥; 辻 博史; 長谷川 満*; 内藤 秀次*
Fusion Engineering and Design, 58-59, p.13 - 16, 2001/11
被引用回数：10 パーセンタイル：59.01(Nuclear Science & Technology)核融合動力炉A-SSTR2のトロイダル・コイルを高温超伝導導体を用いて設計した。その設計思想,具体的設計例,今後の高温超伝導導体の開発ターゲットについて紹介する。
高橋 良和; 加藤 崇; 布谷 嘉彦; 安藤 俊就; 西島 元; 中嶋 秀夫; 檜山 忠雄; 杉本 誠; 礒野 高明; 小泉 徳潔; et al.
Fusion Engineering and Design, 58-59, p.93 - 97, 2001/11
被引用回数：10 パーセンタイル：59.01(Nuclear Science & Technology)ITER計画において、13T-46kA定格性能を有するCSモデルコイルが開発され、実験が行われている。超電導コイルにおいて、電源と接続し電流を供給する窓口であるターミナル・ジョイントは、そのコイルの性能を決める重要なものの1つである。モデル・コイルは、真空容器の中で組立てられた。この時、ジョイントは垂直方向に組立てられるので、通常用いられるハンダは使用できないので、インジウム線を用いた組立て技術を開発した。開発にあたって、3組の短尺サンプルを製作し、実験を行った。その結果、十分に小さな電気抵抗であったので、モデル・コイルにこの技術を適用した。モデル・コイルの実験において、5n
以下という低抵抗であり、その温度上昇は0.06K以下であった。これらの結果を報告する。
Al conductor小泉 徳潔; 東 克典*; 土屋 佳則; 松井 邦浩; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 西島 元; 布谷 嘉彦; 安藤 俊就; 礒野 高明; et al.
Fusion Engineering and Design, 58-59, p.1 - 5, 2001/11
被引用回数：2 パーセンタイル：19.66(Nuclear Science & Technology)13T-46kAステンレスコンジット導体NbAlを開発し、その臨界電流性能を評価した。NbAlは強度が高いために、ステンレスコンジットを使用しても、そこにかかる歪は0.4%以下と評価できる。これによる臨界電流の劣化度は10%と小さい。実験では、サンプル製作の都合上、NbAlに熱歪がかからなかった。本サンプルの臨界電流値には劣化がなく、実際のコイルの導体でも、この測定値より10%程度低い臨界電流値となる。よって、臨界電流値は100kAと予想され、十分な裕度がある。
辻 博史
低温工学, 36(11), P. 626, 2001/11
低温工学会誌サロン欄に「ITER計画は原理的な困難をかかえており、中止されるべきである」とのコメントが出された。本コメントについて、その事実誤認点を指摘し、低温工学会員へITER計画への支援を呼びかけたものである。
加藤 崇; 辻 博史; 安藤 俊就; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 杉本 誠; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 河野 勝己; 押切 雅幸*; et al.
Fusion Engineering and Design, 56-57, p.59 - 70, 2001/10
被引用回数：17 パーセンタイル：74.85(Nuclear Science & Technology)ITER中心ソレノイド・モデル・コイルは、1992年より設計・製作を開始し、1999年に完成した。2000年2月末に原研に建設されたコイル試験装置への据え付けが終了し、3月より第1回のコイル実験が開始され、8月末に終了した。本実験により、コイルの定格性能である磁場13Tを達成したとともに、コイルに課せられた設計性能が十分に満足されていることを実証することができた。本論文は、上記実験結果につき、直流通電、急速励磁通電、1万回サイクル試験結果としてまとめる。また、性能評価として、分流開始温度特性、安定性特性、クエンチ特性についても言及する。
