Performance of Japanese NbSn conductors for ITER toroidal field coils

ITERトロイダル磁場コイル用NbSn導体の超伝導特性

高橋 良和; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 名原 啓博; 辺見 努; 押切 雅幸; 宇野 康弘*; 奥野 清; Stepanov, B.*; Bruzzone, P.*

Takahashi, Yoshikazu; Isono, Takaaki; Koizumi, Norikiyo; Nunoya, Yoshihiko; Matsui, Kunihiro; Nabara, Yoshihiro; Hemmi, Tsutomu; Oshikiri, Masayuki; Uno, Yasuhiro*; Okuno, Kiyoshi; Stepanov, B.*; Bruzzone, P.*

ITER-TFコイルは、18個のD型コイルで構成されている。運転電流値は68kA、最大磁場は11.8Tである。導体はNbSnのケーブル・イン・コンジット(CIC)型で、中心チャンネルを有し、単長は約800mである。撚線は、外径が0.82mmのNbSn素線900本と銅線522本で構成されている。製作された導体の性能を評価するために、長さ約3.5mの実寸導体を用いて、コイル運転条件における超伝導性能を測定した。サンプル導体は、ブロンズ法と内部拡散法の2種類のNbSn素線が用いられ、それぞれボイド率が29%と33%の2レベルで、合計4本の導体が試験された。試験の結果、最高磁場11.8T,電流値68kAにおける分流開始温度は、ブロンズ法で6.5-6.7K、内部拡散法で5.7-5.9Kであった。ボイド率の小さい方が0.1-0.2K程度高い温度を示した。どちらも、設計温度5.7K以上であることが確認できた。また、素線の超伝導特性と比較すると、素線に加わった歪みは約-0.7%であった。この値は妥当なものと考えられる。

The ITER TF coil system consists of 18 D-shape coils. The operating current and the maximum field are 68 kA and 11.8 T, respectively. A NbSn cable-in-conduit conductor with a central channel is used, with a unit length of about 380 m. A cable consists of 900 NbSn strands and 522 Cu strands with a diameter of 0.82 mm. Superconducting performance of full-size conductors manufactured was measured at the operating condition of the TF coils with the maximum field. The strands made by bronze and internal-Sn methods were used for the sample conductors with a void fraction of 29% and 33%, respectively. The measured current sharing temperatures Tcs are 6.5-6.7K for the bronze route method and 5.7-5.9K for the internal-Sn method. The Tcs of the conductor with small void fraction is relatively higher with 0.1-0.2K than that with large void fraction. It is confirmed that Tcs of both strands is higher than the design value (5.7K). It is shown from the results that the strain on the conductor, estimated by the strand data, is about -0.7%. This value seems to be reasonable.