ケーブル・イン・コンジット導体ジョイントにおける超電導素線と銅スリーブ間の接触素線数と接触長分布に関する解析

Analysis of contact length distribution of superconducting strands with copper sleeves at cable-in-conduit conductor joints

中澤 忍*; 手島 翔太郎*; 荒井 大地*; 宮城 大輔*; 津田 理*; 濱島 高太郎*; 谷貝 剛*; 布谷 嘉彦; 小泉 徳潔; 高畑 一也*; 尾花 哲浩*

Nakazawa, Shinobu*; Teshima, Shotaro*; Arai, Daichi*; Miyagi, Daisuke*; Tsuda, Makoto*; Hamajima, Takataro*; Yagai, Tsuyoshi*; Nunoya, Yoshihiko; Koizumi, Norikiyo; Takahata, Kazuya*; Obana, Tetsuhiro*

大電流CIC導体サンプルを用いた特性試験において、導体の超伝導特性が設計時の予想より低下する結果が観測されている。この原因の一つとして、導体のジョイント部分の銅スリーブとケーブル間での不均一な接触抵抗による、定常状態での導体内の不均一電流分布が挙げられる。そこで、接触抵抗分布を評価するため、実際のCIC導体内部のケーブルを構成する素線の3次元配置を計測し、ジョイント部で銅スリーブとケーブル表面に現れる素線間の接触を定量的に評価した。素線と銅の間の接触長は素線によって大きく異なっており、抵抗分布が不均一となることがわかった。また、解析的に素線配置を求め、素線配置の計算方法の妥当性を示した。さらに、素線配置の計算のパラメータの一つである撚りピッチを調節することによる接触抵抗均一化の可能性を示すことができた。

It is observed that measured critical currents of a large current CIC conductor sample become lower than expected ones, since unbalanced current distribution is caused through contacting resistances between strands and Cu sleeves in CIC conductor joints. In order to evaluate the contacting length, we identify all strands 3 dimensional positions in the CIC conductor, and then we measure contacting number and lengths of strands which appear on surface of the cable for contacting with the Cu sleeves. It is found that some strands do not appear on the surface of cable and the contacting lengths are widely distributed with large standard deviation. We develop a numerical code which simulates strand positions in the CIC, and then compare the analyzed contacting strand number and contacting length with measured ones. It is found that the both results are in good agreement and hence the code is available for evaluating the contacting parameters. We vary twist pitches of sub-cables to search the contacting parameters and then show that all strands appear on the cable surface and have contacting lengths with small standard deviation. It is found that the twist pitches are a key parameter for optimization of the contacting parameters.