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Neutron diffraction study of internal strain in Nb$$_{3}$$Sn Cable-In-Conduit Conductors

Nb$$_{3}$$Snケーブル・イン・コンジット導体の内部歪に関する中性子回折研究

辺見 努; Harjo, S.; 布谷 嘉彦; 梶谷 秀樹; 小泉 徳潔; 中嶋 秀夫; 相澤 一也; 町屋 修太郎*; 長村 光造*

Hemmi, Tsutomu; Harjo, S.; Nunoya, Yoshihiko; Kajitani, Hideki; Koizumi, Norikiyo; Nakajima, Hideo; Aizawa, Kazuya; Machiya, Shutaro*; Osamura, Kozo*

核融合炉用Nb$$_{3}$$Sn導体では、導体内のNb$$_{3}$$Sn素線は材料の熱収縮差による熱歪とともに、運転による巨大な電磁力を受け、臨界電流性能が劣化すると考えられている。しかし、その劣化機構については明確にされていない。そこで、著者らは、Nb$$_{3}$$Sn導体の内部歪を中性子回折によって実験的に評価する手法を開発した。性能評価試験サンプルの破壊試験の結果から、電磁力を経験した導体内のNb$$_{3}$$Sn素線は大きく曲げ変形していることがわかっている。破壊試験は目視検査であり、導体内の曲げ変形を定量的に評価することは困難である。そこで、今回、性能評価試験によって、電磁力を経験したNb$$_{3}$$Sn導体の内部歪測定を実施し、測定結果から、電磁力を経験したNb$$_{3}$$Sn素線の曲げ変形を非破壊で測定できることを実証した。

Internal strain in Cable-In-Conduit Conductors (CICC) is caused by differences in the coefficients of thermal expansion between Nb$$_{3}$$Sn strands and the stainless steel jacket over a temperature range of 5 - 923 K. In addition, transverse electromagnetic loading is generated by a current of 68 kA and a magnetic field of 11.8 T in the case of ITER TF coils. The performances of Nb$$_{3}$$Sn strands change significantly, depending on the presence of strain. The presence of internal strain in Nb$$_{3}$$Sn cables is important to evaluate the superconducting performance. However, the strain of strands in the conductor has not been measured so far because of the cabling configuration and their location in a jacket. Internal strain can be determined by neutron diffraction measurement using Takumi of J-PARC. Test results of the neutron diffraction and the role of the neutron diffraction measurement for the investigation of Tcs degradation of short conductor sample will be presented and discussed.

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