Proposals for the final design of the ITER central solenoid

ITER中心ソレノイド・コイルの最終案

吉田 清; 高橋 良和; Mitchell, N.*; Bessette, D.*; 久保 博篤*; 杉本 誠; 布谷 嘉彦; 奥野 清

Yoshida, Kiyoshi; Takahashi, Yoshikazu; Mitchell, N.*; Bessette, D.*; Kubo, Hiroatsu*; Sugimoto, Makoto; Nunoya, Yoshihiko; Okuno, Kiyoshi

ITER中心ソレノイド(CS)は、半径2mで高さ12mの円筒状の超伝導マグネットで、6個のパンケーキ巻線から構成され、プラズマの形状制御に使用される。6個のパンケーキ巻線は巻線間の圧力を保つために、軸方向に圧縮する構造物で支持される。CS導体はNbSnケーブルとステンレス鋼のコンジットから構成されるケーブル・イン・コンジット導体である。CSモデル・コイルの実験結果を反映させると、運転のマージンを見直す必要があり、さらに大きなケーブル、または電流容量がより大きいケーブルが必要とされた。そこで、超伝導素線にブロンズ法(NbTi)Snを採用するとともに、コンジットに高Mnステンレス鋼を用いることとした。その結果、ケーブルの大きさを抑え、疲労限界以下で設計できることがわかった。また、応力集中の発生しやすいヘリウム冷媒入口の構造の改善,電流口出し部の補強部の見直しを行った。さらに、6個のモジュールを締付ける構造物を、9分割にすることにより、冷却配管の応力を低減した。以上の改良を施したCSコイルはITERの要求性能をすべて満足する見通しが得られた。

The ITER Central Solenoid (CS) is 12m high and 4m in diameter. The CS consists of a stack of 6electrically independent modules to allow control of plasma shape. The modules are compressed vertically by a pre-compression structure to maintain contact between modules. The CS conductor is CIC conductor with NbSn strands and a steel conduit. The CS model coil and insert coil test results have shown that the conductor design must be modified to achieve an operation margin. This required either to increase the cable diameter or to use strand with a higher current capability. A bronze-process (NbTi)Sn strand is proposed to achieve a higher critical magnetic field. A square conduit with a high Mn stainless steel is proposed as it can satisfy fatigue requirements. The inlets are in the high stress region and any stress intensification there must be minimized. The pre-compression structure is composed of 9tie plates to reduce the stress on the cooling pipes. These design proposals satisfy all ITER operational requirements.