Performance of joints in the CS model coil and application to the full size ITER coils

CSモデル・コイル用導体ジョイントの性能とITER実機コイルへの適用

高橋 良和; 吉田 清; Mitchell, N.*; Bessette, D.*; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 小泉 徳潔; 礒野 高明; 奥野 清

Takahashi, Yoshikazu; Yoshida, Kiyoshi; Mitchell, N.*; Bessette, D.*; Nunoya, Yoshihiko; Matsui, Kunihiro; Koizumi, Norikiyo; Isono, Takaaki; Okuno, Kiyoshi

ITERトロイダル磁場(TF)及び中心ソレノイド(CS)コイル用導体は、外径約0.8mmのNbSn超電導素線を約1000本撚線したものを金属製コンジットの中に挿入したCIC型である。その定格電流値は、40-68kAである。CSモデル・コイル計画において開発した2種類のジョイント(ラップ型とバット型)は、その目標性能が通電実験により達成された。TFコイルの場合、D型の巻線部から離れた位置にジョイント部を置くことにより、その最高磁場は2.1Tとなり、巻線部の最高磁場11.8Tに比べて、かなり低減できる。CSコイルのジョイント部は、スペ-スが限られているため巻線部の外周に埋め込み、ジョイント部の最高磁場を3.5Tに抑える。これらのジョイントは、導体巻線部の出口に直列に繋げられ、冷却される。ジョイントの電気抵抗による冷媒の温度上昇を、冷凍機への熱負荷の制限により0.15K以下に設計した。ITER実機コイルの運転条件において実験デ-タをもとに性能を評価し、これらのジョイントがITER実機コイルに適用可能であることを明らかにした。

Cable-in-conduit conductors that consist of about 1,000 NbSn strands with an outer diameter of about 0.8mm, have been designed for the TF and CS coils of the ITER. The rated current of these coils is 40 -68kA. Two joint types (Butt and Lap) were developed during the CS Model Coil project. The performance of these joints was evaluated during the operating tests and the satisfied results were obtained. The joints of the TF coils are located outside of the winding in a region where the magnetic field is about 2.1T, a very low value as compared to the maximum field of 11.8T at the winding. The CS joints are located at the coil outer diameter and embedded within the winding pack due to the lack of the space. The maximum fields at the CS joint and winding are 3.5 and 13T, respectively. For the TF coils and the CS, the joints are cooled in series with the conductor at the outlet. The maximum temperature increase due to the joule heating in the joints is set at 0.15K to limit the heat load on the refrigerator. It is shown that both joint types are applicable to the ITER coils.