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論文

Performance verification tests of JT-60SA CS model coil

尾花 哲浩*; 村上 陽之; 高畑 一也*; 濱口 真司*; 力石 浩孝*; 三戸 利行*; 今川 信作*; 木津 要; 夏目 恭平; 吉田 清

Physica C, 518, p.96 - 100, 2015/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:67.92(Physics, Applied)

In the JT-60 Super Advanced (JT-60SA) fusion experimental device, the magnet system consists of a central solenoid (CS) coil, 18 toroidal field coils and 6 plasma equilibrium (EF) field coils. The CS coil is composed of four electrically independent modules consisting of a quad-pancake and 6 octa-pancakes. In order to verify the process for the coil manufacturing and the fabrication jigs, the CS model coil was developed. The model coil is composed of one quad-pancake, which is the same dimension as the quad-pancake utilized in the module of the CS coil. Nb$$_{3}$$Sn cable-in-conduit (CIC) conductors used for the model coil is the same as conductors for the CS coil. As a final check of the coil manufacturing, the cold test of the model coil was conducted at the Nation Institute for Fusion Science (NIFS) test facility. The critical current, joint resistance, and pressure drop of the model coil were measured in the cold test. In addition, self-magnetic field of the model coil was measured. In this paper, the results of the performance verification tests are described.

論文

Development of Terminal Joint and Lead Extension for JT-60SA Central Solenoid

村上 陽之; 木津 要; 市毛 寿一; 古川 真人; 夏目 恭平; 土屋 勝彦; 神谷 宏治; 小出 芳彦; 吉田 清; 尾花 哲浩*; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), p.4201305_1 - 4201305_5, 2015/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:56.2(Engineering, Electrical & Electronic)

JT-60Uのマグネットシステムを超伝導に改修するJT-60SA計画が進められている。CSのターミナル接続部はNb$$_{3}$$Sn導体とNbTi導体を接続するシェイクハンド型のラップジョイントを用いて製作される。ターミナル接続部は、CSの上部および下部に配置され、CSシステムの中央に位置するモジュールはターミナル接続部とモジュール間をリードエクステンションと呼ばれる部品を用いて接続される。ターミナル接続部の接続抵抗は核融合科学研究所の大型試験装置を用いて測定した。試験の結果、接続抵抗値はJT-60SAのマグネットシステムの要求値を満足することが確認できた。また、リードエクステンション部およびサポートの構造解析を行い、設計が成り立つことを確認した。本発表では、今回実施した接続抵抗試験の結果およびリードエクステンション部の構造解析の結果について報告する。

論文

Magnetic field measurements of JT-60SA CS model coil

尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 濱口 真司*; 力石 浩孝*; 三戸 利行*; 今川 信作*; 木津 要; 村上 陽之; 夏目 恭平; 吉田 清

Fusion Engineering and Design, 90, p.55 - 61, 2015/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:74.39(Nuclear Science & Technology)

ニオブスズCIC導体製のJT-60SA CSモデルコイルの冷却試験において、ホール素子を用いて磁場測定を行った。コイル電流を20kAにホールドした状態でも磁場は緩やかに変化することが見出された。その時定数は、17から571秒で短尺サンプルの試験で得られた時定数よりかなり長かった。測定の妥当性を検証するために、ニオブスズ導体中の素線の位置を考慮してモデルコイルの磁場を評価した。その計算結果は測定とよく一致し、磁場測定の妥当性が確認された。

論文

Modeling of butt joint composed of Nb$$_{3}$$Sn cable-in-conduit conductors

尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 濱口 真司*; 夏目 恭平*; 今川 信作*; 三戸 利行*; 木津 要; 村上 陽之; 吉田 清

Plasma and Fusion Research (Internet), 9(Sp.2), p.3405122_1 - 3405122_4, 2014/07

Nb$$_{3}$$S超伝導導体からなる突合わせ導体接続(バットジョイント)の製作技術を評価するために、JT-60SAのCSのために開発されたサンプルの接続抵抗とクエンチ電流の測定を行った。測定より、接続抵抗が要求値の2n$$Omega$$以下を満足することを確認した。バットジョイントの特性をシミュレートするために、バットジョイントの構造を単純化した1次元解析モデルを開発し、ジョイント抵抗とクエンチ電流を計算した。計算結果は測定とよく一致し、本モデルがバットジョイントの解析に使用できることを確認した。

論文

Development and test of JT-60SA central solenoid model coil

村上 陽之; 木津 要; 土屋 勝彦; 小出 芳彦; 吉田 清; 尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 濱口 真司*; 力石 浩孝*; 夏目 恭平*; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 24(3), p.4200205_1 - 4200205_5, 2014/06

 被引用回数:20 パーセンタイル:23.41(Engineering, Electrical & Electronic)

JT-60SAの中心ソレノイドは、ひずみに弱いNb$$_{3}$$Sn素線を用いたケーブル・イン・コンジット導体を用いて製作される。中心ソレノイドモデルコイルは、実機製作を開始する前にコイル巻線や接続部の製作方法の妥当性を検証するために製作し、極低温において通電試験を行った。モデルコイルは4層のパンケーキコイルからなり、内径や外径、絶縁構成などは実機と同じである。実機製作に使用される治具用い、実機と同等の手順で製作した。モデルコイルは、核融合科学研究所のコイル試験装置を用いて極低温において通電試験を行った。試験の結果、圧力損失や臨界電流値,接続抵抗値は要求性能を満たすことが確かめられ、Nb$$_{3}$$Snマグネットの製作方法が確立できた。本論文では、中心ソレノイドモデルコイルの仕様及び製作方法、試験について報告する。

論文

Thermal stability of butt joint for CS conductor in JT-60SA

高尾 智明*; 川原 譲*; 中村 一也*; 山本 侑祐*; 谷貝 剛*; 村上 陽之; 吉田 清; 夏目 恭平*; 濱口 真司*; 尾花 哲浩*; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 24(3), p.4800804_1 - 4800804_4, 2014/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:73.5(Engineering, Electrical & Electronic)

JT-60SAの中心ソレノイド(CS)は、6つの8層パンケーキコイルと1つの4層パンケーキコイルから構成される。パンケーキコイル間の接続は、プラズマへ供給する磁束を大きくするために、省スペースで設置が可能なITER-EDAのCSモデルコイルで開発された突合せ接続により行われる。本研究ではCS用突合せ接続サンプルを用いて、通電電流値,超臨界圧ヘリウム(SHe)流量, SHe圧力,外部磁場を変化させクエンチ温度(Tq)を測定した。また有限要素法(FEM)解析ソフトCOMSOL Multiphysicsを用いてCS突合せ接続内の温度上昇及び温度分布の数値計算を実施した。これらの試験と解析の結果、CS突合せ接続部はSHe流量が減少しても安定に運転できることがわかった。本論文では、Tq測定試験やFEM解析モデル及びCS接続部のTqとSHe流量の評価結果について報告する。

論文

Joint resistance measurements of pancake and terminal joints for JT-60SA EF coils

尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 濱口 真司*; 三戸 利行*; 今川 信作*; 木津 要; 村上 陽之; 吉田 清

Fusion Engineering and Design, 88(11), p.2773 - 2776, 2013/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:68.05(Nuclear Science & Technology)

JT-60SAのEFコイルの導体接続部(ジョイント)の性能を評価するために、パンケーキジョイントとターミナルジョイントのサンプルを製作し接続抵抗を測定した。両ジョイント共に外部磁場3Tでの接続抵抗の要求値(5n$$Omega$$以下)を満足した。パンケーキジョイントの接続抵抗はターミナルジョイントよりわずかに小さかった。解析によりこの差は、超伝導導体に含まれる銅線の有無が影響していることが見出された。

論文

Current sharing temperature of central solenoid conductor for JT-60SA under repetition excitation

村上 陽之; 木津 要; 市毛 寿一; 神谷 宏治; 土屋 勝彦; 吉田 清; 尾花 哲浩*; 濱口 真司*; 高畑 一也*; 柳 長門*; et al.

Proceedings of 24th International Cryogenic Engineering Conference (ICEC 24) and International Cryogenic Materials Conference 2012 (ICMC 2012) (CD-ROM), p.575 - 578, 2012/05

JT-60SA装置の中心ソレノイド(CS)導体は、最大9Tの磁場を受けるため、Nb$$_{3}$$Sn素線を用いたケーブル・イン・コンジット導体により製作される。CS導体の量産に先立ち、超伝導特性の確認を目的に、日本原子力研究開発機構(JAEA)と核融合科学研究所(NIFS)が共同で、分流開始温度(Tcs)測定試験及び4000回までの繰り返し通電を実施した。今回実施したTcs試験及び繰り返し通電試験より、CS導体は十分な超伝導特性を持つこと、繰り返し励磁に対して超伝導特性の劣化を示さないことがわかった。また、本試験結果をもとに実機運転におけるCS導体の温度マージン解析を行った結果、十分な温度マージンを持って運転できることが確認できた。以上より、CS導体の設計及び製造プロセスに問題がないことが確認できたことから、CS導体の量産を開始した。本講演では、Tcs測定試験,繰り返し通電試験及び温度マージン解析の結果について報告する。

論文

Fabrication and tests of EF conductors for JT-60SA

木津 要; 柏 好敏; 村上 陽之; 尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 土屋 勝彦; 吉田 清; 濱口 真司*; 松井 邦浩; 中村 一也*; et al.

Fusion Engineering and Design, 86(6-8), p.1432 - 1435, 2011/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:39.39(Nuclear Science & Technology)

JT-60SA装置の超伝導マグネットのうち、中心ソレノイド(CS)とプラズマ平衡磁場(EF)コイルが日本で製作される。EFコイル導体はNbTi素線を用いたケーブル・イン・コンジット型導体である。これらの導体は、メーカより納入された超伝導撚線とジャケットを日本原子力研究開発機構・那珂核融合研究所内に建設された、全長約680mの導体複合化設備で複合化することで製作される。EFコイル実機に使用する444mの超伝導導体の量産製造が平成22年3月より開始された。また、量産に先立って、超伝導導体の分流開始温度(Tcs)などの超伝導特性の評価試験を行った。その結果、Tcsは素線からの予測値と一致し、導体製作過程による超伝導性能の劣化がないことを確認した。

論文

Stability margin of NbTi CIC conductor for JT-60SA equilibrium field coil

村上 陽之; 市毛 寿一; 木津 要; 土屋 勝彦; 吉田 清; 尾花 哲浩*; 濱口 真司*; 高畑 一也*; 柳 長門*; 三戸 利行*; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 21(3), p.1991 - 1994, 2011/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:79.52(Engineering, Electrical & Electronic)

JT-60SA装置の平衡磁場(EF)コイルは、最大経験磁場が6.2Tと比較的小さいため、NbTi素線を用いたケーブル・イン・コンジット導体により製作される。実機に使用される導体の量産に先立って、導体の超伝導特性を確認するため、実機導体を用いた性能評価試験を日本原子力研究開発機構(JAEA)と核融合科学研究所(NIFS)が共同で実施し、Tcs(分流開始温度)及びMQE(最小クエンチエネルギー)が測定された。試験の結果、実機導体は設計通りのTcsを持ち平衡磁場コイルの運転に支障がないこと、また運転領域(最大通電電流20kA,最大磁場6.2T)におけるMQEが高く、平衡磁場コイルの運転を安定に行えることが確認できた。本講演ではこれらの性能評価試験について報告する。

論文

Stability and quench test for NbTi CIC conductor of JT-60SA equilibrium field coil

村上 陽之; 市毛 寿一; 木津 要; 土屋 勝彦; 吉田 清; 尾花 哲浩*; 濱口 真司*; 高畑 一也*; 三戸 利行*; 今川 信作*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 20(3), p.512 - 516, 2010/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:50.58(Engineering, Electrical & Electronic)

JT-60SAのマグネットは18個のトロイダル磁場(TF)コイル,4個のセントラルソレノイド(CS),6個の平衡磁場(EF)コイルからなる。EFコイルは6.2Tの磁場中で20kAの通電を行う必要があり、NbTiのケーブルインコンジット(CIC)導体を利用して作られることが決まった。そこで、日本原子力研究開発機構(JAEA)は核融合科学研究所(NIFS)と共同でEF導体の性能確認試験を行い、これまでの試験で6.2T, 20kAの通電に成功した。しかし、クエンチ時の導体特性に関する試験は行われておらず、クエンチ保護の観点から導体設計を進めることができなかった。そこで、今回は試験導体に誘導ヒータを取り付け、安定性マージンや常伝導伝播速度といったEF導体のクエンチ特性について試験を行った。本講演では、これらの試験結果について報告するとともに、EFコイルの実運転を想定した場合の安定性マージンやクエンチ時の最高到達温度について、本試験に基づく熱流体解析によって評価したので報告する。

論文

Critical current measurement of prototype NbTi cable-in-conduit conductor for JT-60SA

木津 要; 土屋 勝彦; 尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 星 亮; 濱口 真司*; 布谷 嘉彦; 吉田 清; 松川 誠; 柳 長門*; et al.

Fusion Engineering and Design, 84(2-6), p.1058 - 1062, 2009/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:35.15(Nuclear Science & Technology)

JT-60SA装置のEFコイルの最大運転電流と最大経験磁場は、20kA, 6.2Tである。EFコイル導体はSS316LジャケットのNbTiケーブル・イン・コンジット型導体である。導体の性能を確認するために、サンプル導体を製作し、コイルの運転条件における分流開始温度($$T$$$$_{rm cs}$$)の測定を行った。その結果、20kAにおける、導体の$$T$$$$_{rm cs}$$の劣化は0.01$$sim$$0.08K程度であり、導体構造と製作方法による性能の大きな劣化は観測されず、実機導体設計の妥当性を確認できた。また、標準運転シナリオにおける運転電流・運転温度と試験結果との比較を行い、1K以上の温度マージンがあることを確認した。

論文

Upgrading the NIFS superconductor test facility for JT-60SA cable-in-conduit conductors

尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 濱口 真司*; 柳 長門*; 三戸 利行*; 今川 信作*; 木津 要; 土屋 勝彦; 星 亮; 吉田 清

Fusion Engineering and Design, 84(7-11), p.1442 - 1445, 2009/06

 被引用回数:18 パーセンタイル:20.17(Nuclear Science & Technology)

JT-60SAの平衡磁場(EF)コイルのケーブル・イン・コンジット(CIC)導体の試験のために、核融合科学研究所(NIFS)の超伝導試験装置を改良した。試験装置には、超臨界圧ヘリウム(SHe)のトランスファーチューブと熱交換器を新規に組み込んだ。また、CIC導体は大気圧のヘリウムガスを満たした熱絶縁容器に入れる構造とした。さらに、導体の温度は、冷媒入口配管に取り付けたフィルムヒータで変化させることにした。そして、本装置を用いて、プロトタイプ導体の臨界電流と分流開始温度測定に成功した。測定では、導体の温度を正確にコントロールできることを確認した。

論文

Extended steady-state and high-beta regimes of net-current free heliotron plasmas in the Large Helical Device

本島 修*; 山田 弘司*; 小森 彰夫*; 大藪 修義*; 武藤 敬*; 金子 修*; 川端 一男*; 三戸 利行*; 居田 克巳*; 今川 信作*; et al.

Nuclear Fusion, 47(10), p.S668 - S676, 2007/10

 被引用回数:34 パーセンタイル:21.64(Physics, Fluids & Plasmas)

大型ヘリカル装置(LHD)では、加熱パワーの増大及び粒子の排気/供給能力の向上に加え、革新的な運転シナリオの発見により、無電流ヘリオトロンプラズマの性能を改善することに成功した。その結果、特に、高密度,長時間運転,高ベータに関して運転領域を拡大することに成功した。LHDにおける多様な研究の結果、無電流ヘリオトロンプラズマの特長が明らかになった。特に、ローカルアイランドダイバータによる排気とペレット入射によるプラズマ中心部への粒子供給を組合せることにより内部拡散障壁(IDB)を形成し、5$$times$$10$$^{20}$$m$$^{-3}$$という超高密度のプラズマが得られた。4.5%の体積平均ベータ値や、54分間の放電時間(総入力エネルギー: 1.6GJ、平均入力パワー: 490kW)を達成することにも成功した。本論文では、IDB, 高ベータプラズマ, 長時間運転に関する最近2年間の成果を概括する。

論文

Extended steady-state and high-beta regimes of net-current free heliotron plasmas in the large helical device

本島 修*; 山田 弘司*; 小森 彰夫*; 大藪 修義*; 金子 修*; 川端 一男*; 三戸 利行*; 武藤 敬*; 居田 克巳*; 今川 信作*; et al.

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 12 Pages, 2007/03

大型ヘリカル装置(LHD)では、加熱パワーの増大及び粒子の排気/供給能力の向上と併せ、無電流ヘリオトロンプラズマの革新的な運転シナリオの開発を行った。その結果、高密度,長時間運転,高ベータに関して運転領域を拡大することに成功した。LHDにおける多様な研究の結果、無電流ヘリオトロンプラズマの特長が明らかになった。特に、ローカルアイランドダイバータによる排気とペレット入射によるプラズマ中心部への粒子供給を組合せることにより内部拡散障壁(IDB)を形成し、$$5times10^{20}$$m$$^{-3}$$という超高密度のプラズマが得られた。この結果は魅力的な超高密度核融合炉へ道を開くものである。また、4.5%の体積平均ベータ値や、54分間(総入力エネルギー: 1.6GJ,平均パワー: 490kW)の放電維持時間を得ることにも成功した。本論文では、IDB,高ベータプラズマ,長時間運転に関する最近2年間の成果を概括する。

論文

特集 高速増殖炉もんじゅ発電所用機器 高速増殖炉もんじゅ発電所 ナトリウム機器の設計・製作

井上 達也; 今川 信作*; 高橋 庸一*; 前谷 弘道*

日立評論, 71(10), 1035 Pages, 

もんじゅ1次冷却系ナトリウムの取扱い技術に関する機器について、設計、研究開発、製作上の技術的特徴を述べた。対象機器としては、ナトリウム純度管理用機器として、コールドトラップ、プラギング計、ナトリウムサンプリング装置、ナトリウム移送用機器として、電磁ポンプ、及びナトリウム貯留用機器として、大型タンクとガードベッセルについて記述している。これら、ナトリウム機器は、多くの使用実績に基づき構造が設定されてきており、その内容を説明するとともに、「もんじゅ」用仕様については、性能試験により確認をして、製作に反映したことを説明している。

口頭

JT-60SAのプロトタイプ型NbTiケーブル・イン・コンジット導体の臨界電流測定

木津 要; 土屋 勝彦; 星 亮; 吉田 清; 松川 誠; 尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 濱口 真司*; 柳 長門*; 今川 信作*; et al.

no journal, , 

JT-60SA装置のEFコイルの最大運転電流と最大経験磁場は、20kA,6.2Tである。EFコイル導体はSS316LジャケットのNbTiケーブル・イン・コンジット型導体である。導体の性能を確認するために、コイルの運転条件における分流開始温度(Tcs)の測定を行った。その結果、6.2Tにおける、導体のTcsの劣化は0.02$$sim$$0.07K程度であり、導体構造と製作方法による性能の大きな劣化は観測されず、実機導体設計の妥当性を確認できた。

口頭

JT-60SA平衡磁場コイル用NbTiケーブル・イン・コンジット導体のクエンチ試験

村上 陽之; 市毛 寿一; 木津 要; 土屋 勝彦; 吉田 清; 尾花 哲浩*; 濱口 真司*; 高畑 一也*; 今川 信作*; 三戸 利行*

no journal, , 

JT-60SA装置の平衡磁場(EF)コイルに用いるNbTiケーブル・イン・コンジット(CIC)導体の性能を確認するため、日本原子力研究開発機構(JAEA)と核融合科学研究所(NIFS)が共同でプロトタイプ導体の試験を行ってきた。前回の試験ではコイル運転条件における臨界電流測定を行い、EFコイル導体が実機製作に要求される性能仕様を満たすことが確認された。今回は、コイル運転時における安定性マージンの評価やクエンチ時のコイル挙動を評価するため、試験導体に誘導ヒーターを取り付け、クエンチ試験を行った。本講演では、今回実施したクエンチ試験で得られたEFコイル導体のMQEや常伝導伝播の観測の結果について報告する。

口頭

JT-60SA平衡磁場コイル用プロトタイプジョイントの発熱特性評価

村上 陽之; 松井 邦浩; 木津 要; 土屋 勝彦; 吉田 清; 奥野 清; 尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 今川 信作*; 三戸 利行*; et al.

no journal, , 

JT-60SA装置のEFコイルはダブルパンケーキ又はシングルパンケーキ構造になっており、パンケーキ間接続にはシェイクハンド型のラップジョイントを使用する計画である。そこで、コイル本体の製造が開始される前に、EFジョイントの製作性及び性能評価を行うためプロトタイプジョイントを製作した。今回は、ジョイント部の発熱特性を調べるため、核融合科学研究所(NIFS)と共同で接続抵抗測定試験を、上智大学と共同で交流損失測定試験を実施した。これらの試験の結果、ジョイントの接続抵抗は最大で2.8n$$Omega$$、結合損失時定数は2.5s程度であることがわかった。また、コイル運転中におけるジョイントの温度上昇を評価するため、試験結果をもとにジョイント内部の熱伝導解析を行った。その結果、運転中における温度上昇は最大で1K程度であり、EFジョイントは十分な温度マージンを確保して運転できることが示された。

口頭

JT-60SA平衡磁場コイル用超伝導導体の製作と試験結果

木津 要; 柏 好敏; 村上 陽之; 土屋 勝彦; 吉田 清; 尾花 哲浩*; 高畑 一也*; 濱口 真司*; 柳 長門*; 今川 信作*; et al.

no journal, , 

JT-60SA装置における超伝導マグネットシステムは、18個のトロイダル磁場コイル、4つのソレノイドから成る中心ソレノイド(CS)、そして、6個のプラズマ平衡磁場(EF)コイルの各コイル系より構成されている。このうち、CSとEFコイルが日本で製作される。EFコイルの最大運転電流値と最大経験磁場は、20kA-6.2Tである。コイル導体はNbTi素線を用いたケーブル・イン・コンジット型導体である。これらの導体は、メーカより納入された超伝導撚線とジャケットを日本原子力研究開発機構・那珂核融合研究所内に建設された、全長約680mの導体複合化設備で複合化することで製作される。EFコイル実機に使用する444mの超伝導導体の量産製造が平成22年3月より開始された。また、量産に先立って、超伝導導体の分流開始温度などの超伝導特性の評価試験を行った。本講演では、導体製造と試験結果について述べる。

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