原子力(技術トピックス編); ITERトロイダル磁場(TF)コイルの開発

Nuclear energy (Technical topic); Development of ITER toroidal field (TF) coil

辺見 努; 梶谷 秀樹; 高野 克敏; 松井 邦浩; 小泉 徳潔

Hemmi, Tsutomu; Kajitani, Hideki; Takano, Katsutoshi; Matsui, Kunihiro; Koizumi, Norikiyo

原子力機構は、ITER計画における日本の国内機関として、9個のトロイダル磁場(TF)コイルの製作を担当している。TFコイルでは、絶縁材の機械的,電気的信頼性向上のため、導体絶縁に他のターンの電磁力が重畳されないように、ラジアル・プレート(RP)構造を採用している。また、超伝導生成熱処理後に0.1%以上の曲げ歪を超伝導導体に加えることができないため、D型形状に巻線した後、熱処理し、RP溝に導体を挿入する。RP溝と導体のギャップから、導体をRPに挿入するためには、導体長として0.02%(1ターン約34mに対して7mm)で巻線形状を管理する必要がある。そこで、(1)RP組立時のRP溝長の調整、(2)高精度巻線技術の確立、及び(3)熱処理前後の導体収縮量の評価の3本柱を技術開発のターゲットに定め、この技術課題に立ち向かうこととし、その結果、許容できる導体長の裕度の範囲で巻線形状を管理できることを示し、導体をRP溝に挿入可能であることを確認した。これより、TFコイル製作の技術課題のうち、最も困難な課題の一つが解決された。

JAEA, serving as the Japan Domestic Agency (JADA) in the ITER project, is responsible for the procurement of 9 TF coils. In the TF coil, the radial plate (RP) structure is selected to improve electrical and mechanical reliability of the electrical insulation. Since the superconductor is degraded by the bending strain of 0.1% after the reaction heat-treatment, the conductor is inserted into the RP after winding to D-shape and the heat-treatment. To insert the conductor into the RP, the winding and RP groove length must be controlled with accuracy of 0.02% (7 mm on the 1 turn of 34 m). Accordingly, the targets for solving this issue are as follows: (1) Development of manufacturing procedure of the RP; (2) Development of winding head to achieve highly accurate winding; (3) Estimation of the conductor elongation after the heat-treatment. Therefore, JAEA can establish manufacturing plan for the TF coil as a result of the R&D for these targets.