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Superconducting property and strain effect study of the Nb$$_{3}$$Sn strands developed for ITER

ITERマグネット用Nb$$_{3}$$Sn素線の超伝導特性とひずみ効果

布谷 嘉彦; 辺見 努; 名原 啓博; 松井 邦浩; 礒野 高明; 高橋 良和; 小泉 徳潔; 奥野 清

Nunoya, Yoshihiko; Hemmi, Tsutomu; Nabara, Yoshihiro; Matsui, Kunihiro; Isono, Takaaki; Takahashi, Yoshikazu; Koizumi, Norikiyo; Okuno, Kiyoshi

原子力機構は従来の約1.4倍の臨界電流密度を持つITER超伝導コイル用Nb$$_{3}$$Sn超伝導素線の開発を行った。開発した素線の臨界電流値の磁場,温度、及びひずみ依存性を原子力機構が開発した装置を用いて測定した。特にひずみ特性に関して詳細に調べ、複合材に本来的にある熱収縮量の違いに起因する素線内部の残留ひずみの大きさを初めて直接測定した。さらに、超伝導特性のひとつである上部臨界磁場特性が、残留ひずみと外部から付加されるひずみを考慮に入れたひずみテンソルの高次のべき乗展開で表せることを実験的に見いだした。これらの成果に基づき臨界電流値を磁場,温度、及びひずみで表す関係式を導出した。そして、開発した素線を用いたITER超伝導コイルの超伝導特性を本関係式を用いて予測し、コイル設計の妥当性を示した。

Japan Atomic Energy Agency has developed Nb$$_{3}$$Sn strand for the ITER magnet, strand whose critical current density is about 1.4 times as large as that for ITER CS Model Coil. Magnetic field, temperature, and strain dependence on the critical current (Ic) of the strand are measured by the apparatus developed by the authors. Especially strain property is investigated in detail, and it is shown by strain tensor analysis that upper critical field dependence on strain can be naturally formulated by the high order polynomial terms of strain taking into account residual strain due to thermal contraction difference inside of the strand and applied strain externally. Correlation formula among field, temperature, strain and Ic for the strand is discussed and presented. Performance of superconducting cables composed of the developed strand is evaluated using the formula.

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パーセンタイル:63.67

分野:Engineering, Electrical & Electronic

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