Test results and investigation of Tcs degradation in Japanese ITER CS conductor samples

ITER CS導体試験サンプルの試験結果及び原因調査

辺見 努; 布谷 嘉彦; 名原 啓博; 吉川 正敏*; 松井 邦浩; 梶谷 秀樹; 濱田 一弥; 礒野 高明; 高橋 良和; 小泉 徳潔; 中嶋 秀夫; Stepanov, B.*; Bruzzone, P.*

Hemmi, Tsutomu; Nunoya, Yoshihiko; Nabara, Yoshihiro; Yoshikawa, Masatoshi*; Matsui, Kunihiro; Kajitani, Hideki; Hamada, Kazuya; Isono, Takaaki; Takahashi, Yoshikazu; Koizumi, Norikiyo; Nakajima, Hideo; Stepanov, B.*; Bruzzone, P.*

ITER CS導体の性能評価及び設計の妥当性を検証するため、スイスのCRPPが所有するサルタン試験装置でCS導体の性能試験を実施した。分流開始温度(Tcs)測定は試験開始時、6000回までの繰り返し通電試験の間及び昇温再冷却後にTcsの測定を実施したところ、1000回までの繰り返し通電試験の結果から測定されたTcsはNbSn素線の性能と設計歪から推定されたTcsを満足した。しかし、継続的なTcsの低下が観測され、1000回から6000回の繰り返し通電によるTcsの低下は約0.6Kであった。一方、2000年に原子力機構で実施したCSインサート試験では、1000回から10000回まで繰り返し通電によるTcsの劣化は約0.1Kであり、同様の低下は確認されていない。Tcsの低下の原因を調査するために、(1)中性子回折による歪測定、(2)切断によるジャケットの歪測定、(3)素線分解調査、(4)フィラメントの破断状況、(5)計算モデルの構築と解析についてCS導体試験サンプルの調査を実施した。その結果、低下の原因が試験サンプルの短尺形状及び狭い磁場分布に起因する試験方法にあることを示した。

To characterize the performance of the CS conductor, a CS conductor sample was tested in the SULTAN facility at CRPP. As a result of the cyclic test up to 1000 cycles, measured Tcs was in good agreement with the expected Tcs, which is calculated by the characteristics of the NbSn strands and the designed strain. However, continuous degradation of Tcs was observed after 1000 cycles. The degradation of Tcs was around 0.6 K from 1000 cycles to 6000 cycles. On the other hand, the degradation of Tcs by cyclic operation is nearly 0.1 K from 1000 cycles to 10,000 cycles in the CS Insert test at JAEA in 2000. To investigate the causes for the degradation of Tcs, the following items are performed; (1) strain measurement by neutron diffraction, (2) strain measurement by sample cuttings, (3) strand position observation, (4) visual inspection on strands, (5) filament breakage observation, (6) modeling and calculation of the degradation. Detailed results will be presented and discussed.