Numerical simulation of current distribution in cable-in-conduit conductor for ITER TF coil

ITER-TFコイル ケーブル・イン・コンジット導体内の電流分布の数値解析

梶谷 秀樹*; 石山 敦士*; 小泉 徳潔; 村上 陽之; 中嶋 秀夫

Kajitani, Hideki*; Ishiyama, Atsushi*; Koizumi, Norikiyo; Murakami, Haruyuki; Nakajima, Hideo

ITER-TF導体の性能検証を目的として、短尺導体を用いて実施しているサルタン試験では、電気的接続部での超伝導線の接触抵抗の不均一等によって、導体内に電流分布の不均一が発生し、正確な性能評価を困難としていた。そこで、電気的接続部を半田含浸して、その影響を緩和する手法が採用された。この半田含浸する方法の有効性を検証することを目的として、電気的接続部に分布定数回路、導体部に集中定数回路を仮定して、これらを結合することで短時間で電流分布を計算することを可能とするモデルを開発した。本モデルによる常電導転移後の電界の解析結果は、試験結果とよく一致し、開発したコードの妥当性が検証できた。さらに、解析結果より、サンプル励磁後には電流分布の不均一が発生するが、電流を過剰に流す一部の素線から常伝導転移が生じて、その結果として、電流分布が均一化されることがわかった。これにより、半田含浸する方法の妥当性を検証することもできた。

The critical current of cable-in-conduit conductor (CICC) for ITER TF coil was measured using SULTAN test facility. However, it was found that a non-uniform current distribution was established due to a non-uniform joint resistance. To more precisely evaluate critical current performance, solder filling joint was applied. To study the effect of solder filled joint on the current distribution, the authors developed a new analysis model. The lumped circuit model and distributed circuit model were used for the conductor and joint, respectively, and they are combined. This allow us to avoid iteration to solve distributed circuit equation, resulting in much reduction of calculation time. The simulation results show that although non-uniform current distribution can be established by ramping current, it is improved at current sharing temperature. Thus, the efficiency of solder filling joint is indicated.