ケーブル・イン・コンジット導体の交流損失特性; 撚線の機械的特性が結合損失の減衰に及ぼす影響

AC loss performance of cable-in-conduit conductor; Influence of cable mechanical property on coupling loss reduction

松井 邦浩; 高橋 良和; 小泉 徳潔; 礒野 高明; 濱田 一弥; 布谷 嘉彦; CSモデル・コイル実験グループ

Matsui, Kunihiro; Takahashi, Yoshikazu; Koizumi, Norikiyo; Isono, Takaaki; Hamada, Kazuya; Nunoya, Yoshihiko; CS Model Coil Test Group

ITER計画の一環として、中心ソレノイド・モデル・コイル、CSインサート・コイル、NbAlインサート・コイルを製作し、2002年までにそれらの試験を実施した。これらのコイルの交流損失測定は、コイルの特性を明らかにするために重要な試験項目の一つである。CSインサート・コイルとNbAlインサート・コイルの交流損失を、それぞれ熱量法及び磁化法で測定した。両コイル内には、複数の時定数を持つ結合損失が存在し、コイルに取り付けられた電圧タップやホール素子で循環電流が観測された。結合損失は、素線間の焼結が電磁力を受けることで剥がれ、素線間の接触抵抗が大きくなり、ある減衰定数をもって指数函数的に減少した。また、圧力損失の測定及び解析結果より、撚線とコンジットの間に電磁力により発生する隙間が、導体内を流れる冷媒の圧力損失に依存することが示されている。本論文では、結合損失の減衰定数が導体内に発生する隙間に依存することを明らかにした。仮に、コイルの本運転前にこの減衰定数を知ることができ、減衰定数に相当する電磁力をコイルに加えることができるならば、コイルの運転開始時には損失が低下した状態で使用することが可能となる。

The test of the ITER Central Solenoid (CS) model coil, CS and NbAl inserts was carried. The AC loss measurement is one of the most important tests to determine coil performance. The coupling losses of CS and NbAl inserts were measured by calorimetric and magnetization methods, respectively. Both coils had coupling losses with many coupling time constant, and induced circulation currents were observed by voltage taps and hall sensors. Coupling losses decreased with exponential decay constants since the electromagnetic force broke weak sinter among the strands. The gap, created between the cable and the conduit by electromagnetic force, is dependent on the pressure drop of the coolant that flows in the conductor. Our analysis shows that the exponential decay constant of coupling losses is dependent on the gap size. If we can evaluate this exponential decay constant and apply the electromagnetic force that corresponds for the exponential decay constant to the conductor before the regular operation, we can use coils of the condition that coupling losses decrease on the operation.