ITER TFインサート・コイルの流体特性; 流体特性に対する電磁力の影響

Hydraulic characteristics of ITER TF insert coil; Electromagnetic force effect on hydraulic performance

濱田 一弥; 河野 勝己; 松井 邦浩; 加藤 崇; 杉本 誠; 原 英治*; 奥野 清; Egorov, S. A.*; Rodin, I.*; Sytnikov, V. E.*; 高橋 良和; CSモデル・コイル実験グループ

Hamada, Kazuya; Kawano, Katsumi; Matsui, Kunihiro; Kato, Takashi; Sugimoto, Makoto; Hara, Eiji*; Okuno, Kiyoshi; Egorov, S. A.*; Rodin, I.*; Sytnikov, V. E.*; Takahashi, Yoshikazu; CS Model Coil Test Group

国際熱核融合実験炉(ITER)の工学設計活動において、トロイダル磁場(TF)コイル用超伝導導体の製作性や性能を実証することを目的として、TF実寸導体を使用したTFインサート・コイルを開発し性能試験を行った。流体特性として、圧力損失特性が電磁力や通電履歴に依存する特性を示すか否かを検証した。過去の研究では、撚線は電磁力によって変形し、ジャケットと撚線との隙間に新たな流路が形成され、圧力損失が変化すると考えられる。また電磁力が繰り返し加わることによって撚線断面が塑性変形し、圧力損失の永久的な変化が起きると考えられるが、過去のモデル・コイル実験では、永久的な圧力損失の変化は明確には観測されていない。測定の結果、コイルを通電すると圧力損失は低下し、電磁力の影響を観測した。また、通電を積み重ねることによって、永久的な圧力損失の変化が生じることを観測した。圧力損失の変化を説明する撚線の変形量を計算した結果、13T,46kAで撚線は電磁力により1.4mm変形したと考えられる。

In the Engineering Design Activities of the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), Toroidal Field (TF) Insert have been developed and tested successfully. In the experiment, pressure drop performance of TF insert was investigated. There were two purposes for the investigation. One is to verify the pressure drop prediction using correlations proposed by various researchers. Second is to observe a behavior of pressure drop under the electromagnetic force. The pressure drops of TF insert decreased by around 12% during current-carrying operation of 46kA at 13T. After several current-carrying operation, the friction factor of TF insert has finally reached a value which is around 12% lower than that of virgin state and was not recovered even if there were zero current. It is considered that a deformation of cable cross section inside the conductor jacket appears due to electromagnetic force and a new flow path in the jacket is generated.