温度可変型極低温材料試験装置の性能試験

Construction of mechanical test facility having function of variable testing temperature from 10K to room temperature

河野 勝己; 濱田 一弥; 高野 克敏; 堤 史明; 中嶋 秀夫; 奥野 清; 関 秀一*; 所 伸夫*; 芝沼 秀夫*

Kawano, Katsumi; Hamada, Kazuya; Takano, Katsutoshi; Tsutsumi, Fumiaki; Nakajima, Hideo; Okuno, Kiyoshi; Seki, Shuichi*; Tokoro, Nobuo*; Shibanuma, Hideo*

原子力機構は、ITERの超伝導コイルに使用する構造材料の引張,破壊靱性,疲労特性のデータベース構築及び超伝導コイル製作のための構造技術基準に関する研究を進めている。これまでの研究では、超伝導コイルの設計で使用する許容応力は、液体ヘリウム温度(4.2K),液体窒素温度(77K)及び室温の三点のデータを用いて決められる二次曲線で近似できるという仮定に基づいて、許容応力の算定方法を提案しているが、この仮定を実証するためには、室温と極低温の間の温度域でのデータを収集する必要がある。そこで、試験温度を室温から極低温まで任意に変化させることが可能な温度可変型極低温材料試験装置を製作し、性能試験を実施した。本材料試験装置は、市販の油圧サーボ式疲労試験機に温度可変機能を有する極低温治具を取り付けた構成である。試験片は、本試験装置部である直径約500mmのクライオスタット内に設置され、主として液体ヘリウムで冷却した銅製のシールド板からの輻射及びヘリウム・ガスからの熱伝達で冷却される。また、25kNの能力を有する既存装置の実績を考慮して、本装置の目標最低温度は約15Kとした。本材料試験装置の性能試験を実施した結果、試験片の最低温度は12Kとなり、目標最低到達温度を満足した。今後、クライオスタット内部のヘリウム・ガス圧力の最適化,冷却方法の最適化を計り、実際のデータ収集を開始する予定である。

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