Numerical simulation of the critical current and n-value in NbSn strand subjected to bending strain

曲げ歪を受けるNbSn線の臨界電流値とn値の数値解析

広橋 雅元*; 村上 陽之*; 石山 敦士*; 植田 浩史*; 小泉 徳潔; 奥野 清

Hirohashi, Masayuki*; Murakami, Haruyuki*; Ishiyama, Atsushi*; Ueda, Hiroshi*; Koizumi, Norikiyo; Okuno, Kiyoshi

NbSn CIC導体のITERへの適用性を実証するために試験したモデル・コイルで、臨界電流値とn値の劣化が観測された。この原因として、導体内の素線の局所的で連続的な曲げが考えられている。そこで、臨界電流値、及びn値に対するこのような連続曲げの影響を、より一般的に評価するために、新たなモデルを構築し、解析コードを開発した。本モデルでは、フィラメントのツイスト効果や、隣接するフィラメントだけでなく他の離れたフィラメントとの電気的接触も考慮した。解析手法として、分布定数回路方程式を差分法により離散化し、ニュートン・ラプソン法で非線形方程式を解いて、フィラメント間の転流を計算した。解析結果は、これまでの実験結果を比較的よく模擬したが、より精度の高い解析のためには、フィラメント間の抵抗のモデル化を改良する必要があることがわかった。

To demonstrate the applicability of NbSn CICCs to ITER, four NbSn model coils have been constructed and tested. The experimental results showed that the measured critical current (Ic) degraded. In addition, the larger is the applied electromagnetic force, the larger the magnitude of the degradation is. The degradation in n-value was also observed. One of the explanations of this degradation is a local strand bending. This consideration has been supported by the test results. However, general dependence of Ic on periodic bending strain has not been clarified in this test since the experiments were carried out at a certain magnetic field, temperature and strain. Therefore, a numerical simulation code was developed to study the general dependence of the Ic and n-value of the NbSn strand on periodic bending strain. A distributed constant circuit model is applied to simulate current transfer among the filaments in the strand. The simulation results show relatively good agreement with the experiment results but some modification in modeling is required for more accurate simulation.