ITER NBI用フルサイズモックアップブッシングの真空耐電圧試験

Voltage holding test of a full-size mockup bushing for ITER NBI

戸張 博之; 井上 多加志; 大楽 正幸; 渡邊 和弘; 山中 晴彦; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 武本 純平; 坂本 慶司

Tobari, Hiroyuki; Inoue, Takashi; Dairaku, Masayuki; Watanabe, Kazuhiro; Yamanaka, Haruhiko; Taniguchi, Masaki; Kashiwagi, Mieko; Umeda, Naotaka; Takemoto, Jumpei; Sakamoto, Keishi

ITER NBIの高電圧ブッシングは、ガス絶縁型の高圧電源伝送系を真空中に設置されるイオン源,加速器に接続する100万ボルト絶縁導入部であり、かつ圧力隔壁の役割を果たす。高電圧ブッシングは絶縁材である高純度セラミックリングを5段重ねにした構造である。内部に多くの配管,配線が互いに絶縁して配置するため外径1.56mのセラミックリングが必要である。しかしながら、従来の技術で製作できるセラミックリングは1m程度が限界であった。また、セラミックリングが真空とガスの境界になるため、セラミックと金属を接合し、密閉する必要があるが、これほど大型セラミックの接合方法は確立していなかった。そこで、今回新たなセラミック成形法及び大型セラミックリングと金属の接合方法を開発した。さらに、絶縁材と金属の接合部を起点とする放電を抑制する電界緩和部品を開発し、ITER NBIと同規模の大型絶縁体を試作した。真空中で大型絶縁体の耐電圧試験を行ったところ、24万ボルトを1時間以上に渡り安定に保持し、ITER NBIで要求される絶縁性能を実証した。

The HV bushing in the ITER NBI is a feedthrough for electric power and cooling water located between gas-insulated transmission line and a beam source in vacuum. The bushing has five-stage structure composed of large ceramic rings of which diameter must be 1.56 m to sustain electric insulation between conductors inside the ceramic. However, in conventional technique, the diameter has been limited less than 1 m. The brazing to form vacuum boundary for such a large ceramic ring with metal has not been established. Then, new forming method of the large ceramic ring and the brazing technique were developed. As a result, manufacturing of the ceramic ring and the brazing with to Kovar rings were accomplished. To enhance voltage holding capability of the insulator, stress ring to suppress the breakdown staring from the triple point was also developed. In the high voltage test of the insulator, 240 kV was sustained over 1 hour, and the voltage holding capability required in ITER was verified.