核融合炉用超伝導コイル構造材料開発の歩み

Evolution of cryogenic structural material development for superconducting coils in fusion reactor

島本 進*; 中嶋 秀夫; 高橋 良和

Shimamoto, Susumu*; Nakajima, Hideo; Takahashi, Yoshikazu

原子力機構は、30年前からトカマク型核融合炉用極低温構造材料の開発を行ってきた。当時は4Kで使える材料やデータが無かったので、原子力機構は超伝導コイル用構造材料の要求値を設定し、4Kにおいて実施できる引張試験や疲労試験装置を設置した。そして、極低温構造材料を鉄鋼メーカーと共同開発し、開発した材料を数多く4Kにおいて試験した。さらに、JIS規格のような4Kにおける機械試験の規格の確立に貢献した。また、日本機械学会において、核融合炉用超伝導コイルの構造材のための設計基準の確立にも貢献し、ITERでのトロイダル磁場コイルの製作に活用している。原子力機構における材料開発の30年間の歴史について解説する。

JAEA started development of cryogenic structural material for Tokomak fusion reactor 30 years ago. Because, there was no specialized steel and mechanical data at 4K, JAEA settled target of mechanical characteristics which should satisfy requirements for coil structure at 4K and equipped evaluation facilities at 4K such as tensile test, fatigue test and so on. On the other hand JAEA initiated collaboration with steel industries in order to realize new cryogenic structural material and carried out mechanical evaluation at 4K on numerous samples which were supplied from industries. JAEA contributed standardization of these testing methods at 4K specified in the Japanese industrial standards (JIS). JAEA also supported to establish a construction code for structure of superconducting coil for fusion facility at the Japan Society of Mechanical Engineer (JSME), which is used in manufacture of the ITER toroidal field coil. This paper describes history over 30 years on the material development.