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Mechanical design of JT-60SA magnet system

JT-60SAにおけるマグネットシステムの機械設計

土屋 勝彦; 鈴木 優; 木津 要; 吉田 清; 玉井 広史; 松川 誠; Dolgetta, N.*; Portafaix, C.*; Zani, L.*; Pizzuto, A.*

Tsuchiya, Katsuhiko; Suzuki, Yutaka; Kizu, Kaname; Yoshida, Kiyoshi; Tamai, Hiroshi; Matsukawa, Makoto; Dolgetta, N.*; Portafaix, C.*; Zani, L.*; Pizzuto, A.*

JT-60SA装置における超伝導マグネットシステムは、18個のトロイダル磁場(TF)コイル,7個のプラズマ平衡磁場(EF)コイル、そして4つのモジュールから成るセントラルソレノイド(CS)の各コイル系より構成され、TFコイルについては欧州が、EFコイルとCSについては日本が、それぞれ設計と製作を担当する。本講演では、各極で進められているマグネットシステムの設計活動の進捗状況について、応力解析の結果を中心に報告する。CSについては、導体のジャケット材にJK2LBを採用し、タイプレートを介して巻線全体を上下から挟むプレコンプレス構造の簡素化を図っているが、本解析によって、タイプレートをさらに軽量化できる見通しがついた。また、ジャケット材に発生する応力も、想定している18000サイクルの運転に耐えられることが明らかになった。その他のコンポーネントとして、TFコイルの支持脚並びにTFコイルケース上に設置されるEFコイル支持構造などについても評価し、現設計が成立すること、特にEFコイルについては減量化が可能であることを明らかにした。

Magnet system in JT-60SA consists of 18 toroidal field coils, 7 plasma equilibrium field (EF) coils, and central solenoid (CS) that has 4 modules of solenoids. Mechanical design of EF coils and CS is optimized in order to obtain the broad operational space of plasmas that are double-null plasma with high plasma current for high performance operation and ITER-like configuration with IP=3.5MA for ITER-relevant experiment. In the former design, called NCT, divertor coil (EF4) is made of Nb$$_{3}$$Sn conductor, as well as CS conductor. However, it is clear that 6.2T of Bmax is significant to operate ITER-like plasma. Therefore, material of cable for EF4 conductor is changed into NbTi, so that this contributes to cost reduction. Regarding CS design, material of conduit is changed into JK2LB in order to simplify the structure of pre-compression. Stress analysis for support structure and winding pack of EF coils and CS is currently carried out. In the case where the vertical unbalance force of CS is largest in the designed plasma operation, peak stress of conduit is less than fatigue limit in 18,000 cycles that is designed number of plasma shot in JT-60SA. This result shows the recent design of CS conductor has significant mechanical strength.

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パーセンタイル:67.13

分野:Engineering, Electrical & Electronic

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