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Updating the design of the poloidal field coils for the ITER magnet system

ITERポロイダル磁場コイルの設計改善

吉田 清; 高橋 良和; Jong, C.*; Bessette, D.*; Mitchell, N.*

Yoshida, Kiyoshi; Takahashi, Yoshikazu; Jong, C.*; Bessette, D.*; Mitchell, N.*

ITERマグネットシステムは18個のTFコイル,6個のPFコイル,6個のCSモジュール,18個の補正コイルから構成される。PFコイルは、一部がトカマク装置の下部に配置されるため、交換修理が困難であるが、コイルの電気絶縁はガラスエポキシを用いるため、修理性を確保する必要がある。このため導体のターン間絶縁に金属層を挟んだ二重の絶縁層を設け、1層目の絶縁層を監視することにより短絡事故を防止するとともに、万一、パンケーキに不具合が出た場合でもバイパス接続して、不具合パンケーキをコイルから電気的に分離できるようにする(バックアップモード)。PFコイルは超伝導材料にNbTi素線を用いるため、パンケーキをバイパスするための接続変更作業を巻線の近くで行い、クライオスタット内で修理することは可能である。しかし、バックアップモードでは、分離したパンケーキ分だけ電流が増加する。本報告では、バイパス接続をするコイルの修理案の具体的な検討結果を示す。また、修理によって増加する電流の条件での導体の熱解析を行い、バックアップモードでも十分の余裕を持って設計できることを確認した。

The ITER magnet system consists of 18 TF coils, 6 PF coils, 6 CS modules, 18 CC and their feeders. Because of the difficulties in replacing the PF coils, the most unreliable component (the coil insulation) is designed with extra redundancy. There are two insulation layers with a thin metal screen in between. By monitoring the voltage of the intermediate screen, it is possible to detect an incipient short, defined as a short in only one of the two insulation layers. Alternately the faulty double pancake must be disconnected and by-passed because PF conductor uses NbTi strand. This implies that the remaining pancakes are operated at a higher current as the backup mode. Jumpers are pre-installed on the coil surface to allow this reconnection with a minimum of works in the cryostat and the conductor is designed with an extra margin. This paper presents the latest design for by-pass operation in PF coil, and thermal analysis of its conductor for the backup mode. The PF coil has an enough design margin for normal and backup mode.

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