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Characterization of ITER Nb$$_{3}$$Sn strands under strain-applied conditions

ITER Nb$$_{3}$$Sn超伝導線のひずみ印加状態での特性評価

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

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

原子力機構はITER TFコイル用Nb$$_3$$Sn超伝導線の開発を行った。温度4.2Kと磁場12Tにおいてのブロンズ法及び内部拡散法の製法による臨界電流密度がそれぞれ790A/mm$$^2$$以上及び980A/mm$$^2$$以上で、またヒステレシス損失が$$pm$$3Tの変動磁場において770mJ/cc以下となり、ITERの要求仕様を満たした。ITERの運転では、これらの超伝導線は外部からのひずみを受ける。このため、超伝導性能のひずみ依存性を測定することが重要である。そこで、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、超伝導線の長手方向に均一なひずみが印可できる馬蹄形状を用いることを特徴とする。ITER TFコイルの設計上の運転条件は、0.77$$%$$の圧縮ひずみ,磁場11.3T、及び温度5.7Kであり、本条件での、ブロンズ法超伝導素線の臨界電流値は約92Aと測定された。これはITERの要求性能よりも約20$$%$$高性能である。開発したNb$$_3$$Sn超伝導素線の特性の詳細を報告する。

Japan Atomic Energy Agency has developed Nb$$_{3}$$Sn strand which can be applied to ITER TF coils. The achieved critical current density is more than 790A/mm$$^{2}$$ in bronze process strand and more than 980A/mm$$^{2}$$ in internal tin process strand under 4.2K temperature and 12T magnetic field as well as hysteresis loss of less than 770mJ/cc under $$pm$$ 3T cycle. Because these strand are utilized with an external strain by thermal contraction and hoop force of the coils, it is necessary to evaluate strain dependency of these strands to confirm the ITER conductor design. An apparatus to measure the strain dependency was newly developed. It has a horseshoe-shaped ring to produce uniform axial compressive or tensile strain along strand length and a strand is soldered on its outer surface. ITER TF coils will be operated under 0.77$$%$$ compressive strain, magnetic field of 11.3T and temperature of 5.7K as design value. Typical obtained critical current for bronze process strand is about 92A under these designed operating conditions, which is about 20$$%$$ larger than the requirement. The details of the results of strand characterization will be presented.

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分野:Engineering, Electrical & Electronic

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