Investigation of degradation mechanism of ITER CS conductor sample using TAKUMI

匠を用いたITER CS導体試験サンプルの劣化メカニズムの解明

辺見 努; Harjo, S.   ; 梶谷 秀樹; 名原 啓博; 高橋 良和; 布谷 嘉彦; 小泉 徳潔; 阿部 淳; Gong, W.; 相澤 一也  ; 鈴木 裕士  ; 町屋 修太郎*; 長村 光造*

Hemmi, Tsutomu; Harjo, S.; Kajitani, Hideki; Nabara, Yoshihiro; Takahashi, Yoshikazu; Nunoya, Yoshihiko; Koizumi, Norikiyo; Abe, Jun; Gong, W.; Aizawa, Kazuya; Suzuki, Hiroshi; Machiya, Shutaro*; Osamura, Kozo*

ITER中心ソレノイド導体用に開発した従来の導体性能検証試験サンプルの試験において、繰り返し励磁によって導体性能が劣化することが確認された。その原因究明のために、試験後の導体試験サンプル中の超伝導物質の歪の大きさを、中性子回折を用いて非破壊で直接測定することに成功した。これまで、巨大な電磁力が蓄積されて撚線が圧縮される側で劣化していると考えられていたが、反対側の隙間が空く側で、隣接する超伝導線からの支持を失った一部の素線に軸方向の残留熱応力が加わって座屈することで劣化が生じることを明らかとなった。この知見によって、素線の座屈を生じにくくすることで劣化を防止できることが判明し、撚線の撚りピッチを短くするというアイデアに生かされた。短撚りピッチの撚線を採用した導体サンプルでは、性能が劣化しないことが確認された。

The gradual degradation was observed in the results for ITER CS conductor samples. To investigate its origin, the internal strain in the sample after the testing was successfully measured using a neutron diffraction technique non-destructively. Up to now, the transverse electromagnetic loading has been considered as an origin of the degradation due to the local bending at the high loading side (HLS). However, as a result of the neutron diffraction measurement, the large bending at the LLS of the HFZ was found. The large bending was considered as an origin of the strand buckling due to the large void generated by the transverse electromagnetic loading and the thermally induced residual compressive strain. For the improvement of the conductor performance on the strand buckling, the shorter twisting pitch (STP) can be considered. The result of the SULTAN testing of the conductor sample with STP found very effective, and the performance degradation was negligible.