Development of strain-applying apparatus for evaluation of ITER NbSn strand

ITER NbSn超伝導素線のひずみ印加装置の開発と性能評価

布谷 嘉彦; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 濱田 一弥; 名原 啓博; 奥野 清

Nunoya, Yoshihiko; Isono, Takaaki; Koizumi, Norikiyo; Hamada, Kazuya; Nabara, Yoshihiro; Okuno, Kiyoshi

原子力機構はITERの要求仕様を満たすNbSn超伝導素線の開発に成功した。これは、ブロンズ法及び内部拡散法の製法による臨界電流値として、それぞれ700A/mm以上及び800A/mmの性能を持ち、同時にヒステレシス損失が1J/cc以下に抑制されている。NbSnは外部ひずみの影響を受け、臨界電流値,臨界温度,臨界磁場が変化する。そこで導体設計の最適化のためのデータベース構築を目的に、開発したNbSn素線のひずみ特性を測定することが重要である。ひずみ特性を測定する装置を新たに開発した。本装置では、素線を取り付け固定する治具として開口部を有する馬蹄形状を採用した。これにより、開口部を広げる(又は狭める)ことで治具の外周部に半田で固定された素線に対して、軸方向に一様の圧縮(又は、引張り)ひずみを印加することができる。また、このような開口部の変位動作は、トルクを必要としない並進力で行うことが可能であり、将来的に評価対象を大型導体まで適応できることを特徴としている。開発した装置では、温度4.2K15K、及びひずみ-0.8%0.5%の範囲において、磁場下での素線の臨界電流を最高250Aまで測定することが可能である。本装置を用いて行った測定結果と装置の構造を紹介する。

Japan Atomic Energy Agency has successfully developed NbSn strand which fulfilled ITER requirement. The achieved Jc value are more than 700A/mm for bronze process and more than 800A/mm for internal tin process, as well as hysteresis value is less than 1J/cc. Because NbSn are very susceptible to an external strain such as reducing critical current, critical temperature, and critical field, it is necessary to evaluate strain dependency of developed NbSn strand to make the database for optimization of the conductor design. The apparatus to measure the strain dependency was newly developed. It has horseshoe-shaped ring on whose outer surface the strand is soldered. This shape produces uniform axial compressive or tensile strain along strand length by expanding or closing the opening of the ring, furthermore this expanding and closing movement can be transmitted by translation motion without torque, which improves versatility of the ring especially in case of large scale application. The critical current under the magnetic field can be measured by the apparatus in the range of 4.2K to 15K temperature and -0.8% to 0.5% strain. The maximum allowable current is about 250A. Measurement result and the detail of the apparatus will be presented.