Test results of 60-kA HTS current lead for fusion application

核融合用60kA高温超伝導電流リードの試験結果

礒野 高明; 河野 勝己; 濱田 一弥; 松井 邦浩; 布谷 嘉彦; 原 英治*; 加藤 崇; 安藤 俊就*; 奥野 清; 坊野 敬昭*; 富岡 章*; 讃岐 育孝*; 榊 喜善*; 今野 雅行*; 上出 俊夫*

Isono, Takaaki; Kawano, Katsumi; Hamada, Kazuya; Matsui, Kunihiro; Nunoya, Yoshihiko; Hara, Eiji*; Kato, Takashi; Ando, Toshinari*; Okuno, Kiyoshi; Bono, Takaaki*; Tomioka, Akira*; Sanuki, Yasutaka*; Sakaki, Kizen*; Konno, Masayuki*; Uede, Toshio*

核融合応用を目的として、4.2Kへの熱浸入の少ない60kA高温超伝導(HTS)電流リードの開発及び試験を行った。本HTS電流リードは、低熱浸入量だけではなく、事故時の安全性も考慮した設計となっている。HTS電流リードは、強制冷凍の銅リード部と伝導冷却のHTSリード部から構成される。HTSリード部は、288本の銀合金シース型Bi-2223テープをステンレスのチューブ上に円筒状に配置しており、自己磁場のテープに対して垂直な成分を減少させることにより、HTSの臨界電流の低下を抑える工夫を行っている。さらに銀合金として、熱伝導を減少させるため10%の金を含んだ銀を使用している。HTS部の直径は146mm,長さは300mmである。試験の結果、世界最高記録である60kA通電に成功した。この時の銅リード部の冷媒条件は入口温度20Kで冷媒流量3.2g/s,4.2Kへの熱浸入量は5.5Wであり、冷凍機電力としては従来の電流リードと比較して1/3まで減らすことができた。この結果により、核融合用大型HTS電流リードの技術が確立できた。

A 60-kA high-temperature-superconductor (HTS) current lead has been fabricated and tested for aiming at the application to a fusion magnet system, providing a low heat leak current lead. The design of HTS current leads is optimized not only to reduce the heat leak but also to perform safe operation even in fault conditions. The HTS current lead consists of a forced flow cooled copper part and a conduction cooled HTS part. The HTS part is composed of 288 Ag-10at.%Au sheathed Bi-2223 tapes and they are cylindrically arrayed on a stainless steel tube. The diameter and the length of the HTS part are 146 mm and 300 mm, respectively. Operation of a 60 kA current, which is the world record, was successfully achieved at coolant of 20 K, 3.2 g/s for the copper part, and a low heat leak of 5.5 W at 4.2 K was demonstrated. This result shows that the electric power of a refrigerator to cool the current lead can be reduced by 1/3 of that in a conventional current lead. In conclusion, technology of a large HTS current lead for fusion application is established.