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Progress in the superconducting magnet technology through the ITER CS model coil programme

ITER中心ソレノイド・モデル・コイル計画による超伝導マグネット技術の進展

奥野 清

Okuno, Kiyoshi

核融合用超伝導マグネットは、大型で強磁場を発生し、また大電磁力,中性子線場で運転される。この特長から、ITERでは、新しい設計概念と、それを実現するための製作法を提案した。ITER工学設計活動では、この新しい設計手法,製作手法の有効性を実証するため、日本,米国,EU,ロシアの国際協力の下でCSモデル・コイル計画を遂行した。CSモデル・コイルは定格13T, 46kAを達成するとともに、0.6T/sのパルス運転にも成功し、開発の全ての目標を達成した。このCSモデル・コイル計画では、以下に述べるような多くの分野で、先進的な技術開発がなされた。(1)高性能ニオブ・スズ超伝導線の開発と実用化、(2)超伝導生成熱処理に耐える高強度ジャッケト材料、(3)最大46kAの大電流化技術、(4)10MGyの吸収線量まで許容する絶縁材料、(5)大型マグネットの製作を容易にしたwind-react-and-transfer方によるコイル製作技術、などである。これらCSモデル・コイルで得られた成果は、ITERマグネットの設計や品質保証計画にフィードバックされ、その設計はさらに洗練されたものとなった。また、これらの技術は産業界を通して、核融合以外の他分野でも有効利用される。

Fusion magnets have major features of a large size, high magnetic field and operation under huge electromagnetic forces together with nuclear radiation. From this point of view, new design principles and fabrication concepts were proposed to build the ITER CS, and a model coil programme was performed for verification. The model coil reached its design point of 13 T and 46 kA, achieving all the goals of the development programme, including the following areas: (1) high-performance Nb$$_{3}$$Sn strand and mass production of about 26.5 t, (2) high-strength jacket materials (Incoloy 908, titanium, stainless steel) that can undergo Nb$$_{3}$$Sn heat treatment, (3) 46 kA cable-in-conduit conductors in a total length of 5 km, (4) insulation materials that can withstand up to 10 MGy radiation dose, (5) fabrication using wind-react-and-transfer method that enables Nb3Sn application to a large magnet with mechanically rigid and high-voltage insulated windings. Results and experiences from the programme are being fed back into the design and QA requirements of the ITER magnets.

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分野:Engineering, Electrical & Electronic

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