Neutron diffraction measurements of internal strain in NbSn cable-in-conduit conductors

中性子回折を用いたNbSn CIC導体の内部歪の測定

辺見 努; Harjo, S.   ; 伊藤 崇芳; 松井 邦浩; 布谷 嘉彦; 小泉 徳潔; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 相澤 一也  ; 鈴木 裕士  ; 町屋 修太郎*; 小黒 英俊*; 土屋 佳則*; 長村 光造*

Hemmi, Tsutomu; Harjo, S.; Ito, Takayoshi; Matsui, Kunihiro; Nunoya, Yoshihiko; Koizumi, Norikiyo; Takahashi, Yoshikazu; Nakajima, Hideo; Aizawa, Kazuya; Suzuki, Hiroshi; Machiya, Shutaro*; Oguro, Hidetoshi*; Tsuchiya, Yoshinori*; Osamura, Kozo*

熱処理温度923Kから運転温度5KまでのNbSn素線とステンレス鋼の熱膨張率の違いによって導体内には残留歪が生じる。NbSn素線の超伝導特性は残留歪の状態によって大きく変化するため、その特性を評価するためには残留歪の状態を把握する必要がある。しかし、複雑な構造とジャケット材の内側に素線が配置されているため、導体内の素線の歪を直接測定した研究はこれまでない。一方、J-PARCで2008年から運転が開始された工学材料回折装置「匠」は中性子回折を用いて歪として相対精度0.02%で測定することが可能である。本研究では、匠による中性子回折をITER TF導体の残留歪の測定に適用した。中性子回折では格子面間隔の変化により導体内の各相の歪を決定することが可能である。これにより、素線の残留歪の発生機構及び歪状態と超伝導性能の関係を明らかにすることが可能となった。

Residual strain in conductors is caused by the difference in the coefficient of expansion between NbSn strands and the jacket over a temperature range of 5 - 923 K. The superconducting properties of strands vary significantly, depending on the strain. It is important to clarify the residual strain as part of the evaluation of superconducting performance. However, the residual strain of strands in the conductor has not been measured so far because of their complicated configuration and their location in a jacket. The engineering materials diffractometer "Takumi" in J-PARC can measure residual strain with a relative accuracy of around 0.02%, using neutron diffraction. In this study, the Takumi was applied to the measurement of residual strain in strands for the ITER TF conductor. Results indicate that the residual strain of strands in the conductor can be determined, thereby clarifying the mechanism of residual strain and its relationship to superconducting performance.