Simulation of quench tests of the central solenoid insert coil in the ITER central solenoid model coil

ITER中心ソレノイド・モデル・コイルのクエンチ試験の解析

高橋 良和; 吉田 清; 名原 啓博; 枝谷 昌博*; Mitchell, N.*

Takahashi, Yoshikazu; Yoshida, Kiyoshi; Nabara, Yoshihiro; Edaya, Masahiro*; Mitchell, N.*

クエンチ時の導体の振舞いを明らかにするため、CSインサートのクエンチ実験を直流及びパルス・モードの条件で行った。その導体は実機CSとほぼ同じ形状とパラメータを有している。導体の長さは約140mである。直流モードにおいて、導体の中央部の磁場の高いところに取付けられた誘導ヒータにより人為的にクエンチを起こした。また、パルス・モードにおいて、CSインサートは0.4-2T/sの掃引速度でクエンチした。これらのクエンチ実験における導体内の電気的及び熱流体的振舞いのシミュレーションを行った結果、実験結果とよく一致した。ITERにおける実機CSのクエンチ検出は、ピックアップ・コイルを用いた電圧法で行う予定である。実験で得られた結果と比較して、その感度やクエンチ時の導体の最高温度について検討した結果、ITER-CSのクエンチ検出システムは十分な検出感度を有することが示された。

To investigate the conductor behavior during a quench, quench tests of Center Solenoid (CS) insert coils were carried out with various initial conditions in DC and pulse modes. The conductor has very similar configuration and parameters. The inductive heater, attached at the center of the length, initiated an artificial quench in DC mode. A quench has also occurred during the pulse operation with the ramping rate of 0.4-2 T/s. Simulations of electric, thermal and hydraulic behaviors of the conductor during the quench tests in both modes were carried out by using the thermohydraulic simulation code. The experimental results were compared with the simulation and good agreement was obtained. These results are described and the implication for quench detection in ITER is discussed in this paper. The voltage tap method will be used for the quench detection for the CS, and the sensitivity of the detection and the maximum temperature of the conductor during a quench are described. It is shown that the detection system could be designed with high enough detection sensitivity.