トカマク国内重点化装置における超伝導コイルの設計の現状

Recent design of superconducting coils on national centralized tokamak

土屋 勝彦; 木津 要; 安藤 俊就*; 高橋 弘行*; 松川 誠; 玉井 広史 ; 三浦 幸俊

Tsuchiya, Katsuhiko; Kizu, Kaname; Ando, Toshinari*; Takahashi, Hiroyuki*; Matsukawa, Makoto; Tamai, Hiroshi; Miura, Yukitoshi

最近の定常高ベータ装置(トカマク国内重点化装置)の設計においては、高ベータプラズマ制御に重要とされるプラズマ形状のパラメータをより広く振れるように、プラズマ平衡磁場コイルを7つに増加するなどの改良が施されている。本講演では、本装置における超伝導コイルの設計に関する現状について、詳細に報告する。特に、トロイダル磁場(TF)コイルに関しては、従来設計の応力変位解析によって蓄積した知見に基づき、構造の最適化を行った。この新たな構造について応力変位解析を行った結果、コイル支持構造物に関して、最大の電磁力を受けるプラズマ消滅時においても、「最大変位10mm以下,最大応力547MPa以下」という設計条件を満たすことを確認した。また、超伝導性能の劣化をもたらす、コイル巻線部に生じる応力や歪みについても上記と同じ電磁力荷重条件にて評価した結果、巻線部全体にわたって-0.03から+0.07%程度であった。この時、ウェッジ部における横圧縮力は、最大経験磁場において40MPa以下であった。これらの値は、想定しているTFコイル導体の運転電流値に対して影響を及ぼさない程度であることがわかった。以上の結果より、本装置のTFコイルについて十分な強度を持つ支持構造を得ることができたといえる。

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