Analytical study of degradation of CIC conductor performance due to strand bending and buckling

素線曲げ及び座屈変形によるケーブルインコンジット導体性能劣化に関する解析的研究

梶谷 秀樹; 辺見 努; 村上 陽之; 小泉 徳潔

Kajitani, Hideki; Hemmi, Tsutomu; Murakami, Haruyuki; Koizumi, Norikiyo

ITERトロイダル磁場(TF)コイル用CIC導体の性能検証試験が行われている。本試験において、導体の超電導特性が素線単体の性能に基づく予測値に比べて低下する現象が観測された。その要因として、(1)素線間及び素線とジョイント間の接触抵抗の不均衡による導体内の不均一電流分布、(2)導体内素線の局所的劣化による影響が考えられる。このうち、前者はジョイント部を半田含浸構造にすることによって改善することができたが、後者は依然として解決されておらず、原因究明が必要である。そこで、導体内素線の局所的劣化が導体性能に与える影響を解明するために、著者は、素線の曲げ及び座屈変形を考慮した導体内歪分布を計算する解析コードを開発した。そして、本解析コードと、以前著者らが開発した電流分布開発コードを同時に解くことにより、導体性能を評価した。その結果、素線の座屈変形が生じる場合、導体性能が大幅に劣化することが解明された。

Critical current of cable-in-conduit conductors (CICCs) for ITER TF coils was measured. It was found from these test results that the measured critical current was lower than that evaluated from the critical current performance of a single strand. One of the explanations for this phenomenon is a non-uniform current distribution due to (1) unbalanced resistance among strands and between the strand and the upper/bottom joint and (2) local degradation of strand in the conductor. It is reported that the former was improved by using solder-filled joint but the latter issue seems to still remain. Therefore, the author developed a new analysis model for the calculation of strain distribution in the conductor taking account of strand bending and buckling and then, combined this with the electrical circuit model developed by authors before. Simulation results show that when local degradation is significant, the conductor performance can be degraded. In this presentation, these results are reported.