A New design for JT-60SA Toroidal field coils conductor and joints

新設計によるJT-60SA用トロイダル磁場コイルの導体とジョイント

Zani, L.*; Pizzuto, A.*; Semeraro, L.*; Ciazynski, D.*; Cucchiaro, A.*; Decool, P.*; della Corte, A.*; Di Zenobio, A.*; Dolgetta, N.*; Duchateau, J. L.*; Hertout, P.*; 菊池 満; Lacroix, B.*; Molinie, F.*; Muzzi, L.*; Nicollet, S.*; Petrizzi, L.*; Portafaix, C.*; Ramogida, G.*; Roccella, S.*; Turck, B.*; Turt, S.*; Verger, J. M.*; Villari, R.*; 吉田 清

Zani, L.*; Pizzuto, A.*; Semeraro, L.*; Ciazynski, D.*; Cucchiaro, A.*; Decool, P.*; della Corte, A.*; Di Zenobio, A.*; Dolgetta, N.*; Duchateau, J. L.*; Hertout, P.*; Kikuchi, Mitsuru; Lacroix, B.*; Molinie, F.*; Muzzi, L.*; Nicollet, S.*; Petrizzi, L.*; Portafaix, C.*; Ramogida, G.*; Roccella, S.*; Turck, B.*; Turt, S.*; Verger, J. M.*; Villari, R.*; Yoshida, Kiyoshi

幅広いアプローチ活動のフレームワークの下で、EUと日本がJT-60U装置を超伝導化するJT-60SA計画を決定した。このうち、全部で18個からなるトロイダル磁場コイルはEUが担当することとなり、フランス,イタリア,ドイツのメーカから調達される。EUは、設計・製作及び輸送までを、責任を持って行う。本論文では、TFコイルの主要な技術定格について、これまでの設計活動から得られた結果から包括的に発表する。導体形状はケーブルインコンジットであり、巻き線はダブルパンケーキである。これらは運転中の機械的剛性を高めるためのものである。超伝導導体に関する内部構造、すなわち超伝導特性,撚り線パターン,ボイド率,ジャケット構造,ジョイント構造、及びコイルケースなどの外部構造の仕様が示される。圧力,温度,ヘリウムガス流量などの運転パラメータにも言及する。さらに、これら設計仕様の確定に使用した解析技術について議論し、将来計画についても述べる。

The upgrade of JT-60U to JT-60 Super Advanced (JT-60SA), a fully superconducting tokamak, will be performed in the framework of the Broader Approach (BA) agreement between Europe (EU) and Japan. In particular, the Toroidal Field (TF) system, which includes 18 coils, is foreseen to be procured by France, Italy and Germany. This work covers activities from design and manufacturing to shipping to Japan. The present paper is mainly devoted to the analyses that lead to the conductor design and to the technical specifications of the joints for the JT-60SA TF coils. The conductor geometry is described, which is derived from Cable-In-Conduit concept and adapted to the actual JT-60SA tokamak operating conditions, principally the ITER-like scenario. The reported simulations and calculations are particularly dealing with the stability analysis and the power deposition during normal and off-normal conditions (AC losses, nuclear heating). The final conductor solution was selected through a trade-off between scientific approach and industrial technical orientation. Besides, the TF system connections layout is shown, derived from the industrially assessed twin-box concept, together with the associated thermo-hydraulic calculations ensuring a proper temperature margin.