Cryogenic structural materials for the ITER superconducting magnets

ITER超伝導マグネットのための極低温構造材料

奥野 清; 中嶋 秀夫; 濱田 一弥; 河野 勝己; 高野 克敏; 堤 史明

Okuno, Kiyoshi; Nakajima, Hideo; Hamada, Kazuya; Kawano, Katsumi; Takano, Katsutoshi; Tsutsumi, Fumiaki

ITERでは2006年11月にパリで日本を含む7極によるITER協定への署名が行われ、ITERはその建設に向けて新たな、そして大きな一歩を踏み出した。ITER計画では、日本には7極の中でも「準ホスト極」として、非常に重要な役割が期待されており、とりわけ超伝導コイルの調達では、これまでの開発実績が広く認められ、NbSn超伝導導体やトロイダル磁場コイルなど、その多くを分担し、日本の貢献分はITER参加極中で最大となっている。超伝導コイルの合計重量は約10,000トンで、その60%がTFコイルである。TFコイル構造物(容器)には高強度のステンレス鋼が使用され、日本は19個分すべてのTFコイル構造物を分担する。これは完成品で約3,800トン、素材レベルでは約10,000トンのステンレス鋼が必要となる。原子力機構ではこれまでに、TFコイル構造物の実規模での素材試作と機械加工技術の実証などを実施し、実機製作に必要かつ合理的な技術を開発している。

The ITER superconducting magnet system consists of 18 Toroidal Field (TF) coils, one Central Solenoid (CS) and six Poloidal Field (PF) coils. The TF coil has a D-shape with a height of 14 m, a width of 9 m and a weight of 310 tons. In order to sustain large electromagnetic forces, the TF coil has a massive coil case that contains a winding pack The total weight of stainless steel required for the 19 TF coils (18 + one spare) amounts to 3,800 tons in finished shape, which corresponds to more than 10,000 tons in raw materials. Trial fabrications of the TF structures are underway at full scale in extensive collaboration with industries. Complete database on mechanical properties of these materials is being established. Technologies for the machining and welding of these materials into coil case segments are also under development and successful results have so-far been obtained.