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論文

RF property of the prototype cryomodule for ADS superconducting linac

加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 赤岡 伸雄*; 小林 秀樹*; 大内 伸夫; 植野 智晶*; 原 博史*; 松岡 雅則*; et al.

Proceedings of 9th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2004) (CD-ROM), p.1042 - 1044, 2004/07

加速器駆動核変換システム用超伝導リニアック開発の一環として、日本原子力研究開発機構と高エネルギー加速器研究機構は共同でクライオモジュールの試作を実施した。クライオモジュールは、972MHz,9セル超伝導空洞を2台実装したものである。超伝導空洞は高純度ニオブ(RRR250)製であり、製作後のプリチューニングにより軸上電場分布98%以内を実現した。クライオモジュール組み込み前の最終洗浄として高圧超純水洗浄を実施した。超伝導空洞に高周波電力を導入するための高周波入力カプラは円盤状の窓を有する同軸型である。単体の大電力高周波試験においては、最終的にピーク電力1MW,パルス幅0.6ms,繰返し50Hzまでクリアした。高調波取り出しカプラのフィルタ特性については、HFSSコードによる計算結果と単体試験の結果との良好な一致を見た。クライオモジュールの冷温冷却試験において、低レベルの高周波特性試験を実施した。超伝導空洞の外部Q値については、設計値に対して20%程度低い測定結果となった。チューナーの感度については計算値と測定値の一致は良好であった。

論文

Cryogenic performance of the prototype cryomodule for ADS superconducting linac

大内 徳人*; 加古 永治*; 野口 修一*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*; 赤岡 伸雄*; 小林 秀樹*; 大内 伸夫; 植野 智晶*; 原 博史*; et al.

Proceedings of 9th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2004), p.1033 - 1035, 2004/00

日本原子力研究開発機構と高エネルギー加速器研究機構は、共同で加速器駆動核変換システム(ADS)用超伝導リニアック開発の一環として、9セル超伝導空洞2台を実装したクライオモジュールを試作し、最初の冷却試験を実施した。超伝導空洞の被冷却質量はステンレス33kg,チタン100kg,ニオブ117kgであり、290Kから7.5Kまでの冷却には9時間を要し、液体ヘリウム430Lを消費した。超伝導空洞冷却用の液体ヘリウム容器を減圧することにより2.05Kまでの冷却に成功した。超伝導空洞への熱侵入量の導出は、液体ヘリウムの蒸発速度を測定することにより実施し、測定結果は11.3Wであった。これは設計値4.8Wを大きく上回るものである。クライオモジュール内部の温度分布測定結果を元に、主要熱伝導パスからの熱侵入量を積算した結果10.4Wとなり、実測値をよく再現した。主要な熱侵入源は、チューナーシステムと空洞位置調整機構であることが判明した。

論文

Experimental results of pressure drop measurement in ITER CS model coil tests

濱田 一弥; 加藤 崇; 河野 勝己; 原 英治*; 安藤 俊就; 辻 博史; 奥野 清; Zanino, L.*; Savoldi, L.*

AIP Conference Proceedings 613, p.407 - 414, 2002/00

国際熱核融合実験炉(ITER)の工学設計活動の一環として、中心ソレノイド(CS)モデル・コイルが日本,欧州,ロシア及び米国の国際協力により、製作され、性能試験が行われた。CSモデル・コイルは、強制冷却型ケーブル・イン・コンジット導体を採用しており、導体内部に4.5Kの超臨界ヘリウムを流して冷却する。導体の圧力損失を調べることは、コイルの熱的な性能及び冷凍機の負荷の観点から、極めて重要である。今回CSモデル・コイルの実験において、ITER実機規模の超伝導導体として初めて、4.5Kの超臨界圧ヘリウムによって圧力損失特性が測定されたので、その結果について報告する。

論文

Design of the toroidal field coil for A-SSTR2 using high Tc superconductor

安藤 俊就; 加藤 崇; 牛草 健吉; 西尾 敏; 栗原 良一; 青木 功; 濱田 一弥; 辻 博史; 長谷川 満*; 内藤 秀次*

Fusion Engineering and Design, 58-59, p.13 - 16, 2001/11

 被引用回数:9 パーセンタイル:41.22(Nuclear Science & Technology)

核融合動力炉A-SSTR2のトロイダル・コイルを高温超伝導導体を用いて設計した。その設計思想,具体的設計例,今後の高温超伝導導体の開発ターゲットについて紹介する。

論文

First test results for the ITER central solenoid model coil

加藤 崇; 辻 博史; 安藤 俊就; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 杉本 誠; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 河野 勝己; 押切 雅幸*; et al.

Fusion Engineering and Design, 56-57, p.59 - 70, 2001/10

 被引用回数:17 パーセンタイル:22.31(Nuclear Science & Technology)

ITER中心ソレノイド・モデル・コイルは、1992年より設計・製作を開始し、1999年に完成した。2000年2月末に原研に建設されたコイル試験装置への据え付けが終了し、3月より第1回のコイル実験が開始され、8月末に終了した。本実験により、コイルの定格性能である磁場13Tを達成したとともに、コイルに課せられた設計性能が十分に満足されていることを実証することができた。本論文は、上記実験結果につき、直流通電、急速励磁通電、1万回サイクル試験結果としてまとめる。また、性能評価として、分流開始温度特性、安定性特性、クエンチ特性についても言及する。

論文

核融合炉工学概論; 未来エネルギーへの挑戦

関 昌弘; 菱沼 章道; 栗原 研一; 秋場 真人; 阿部 哲也; 石塚 悦男; 今井 剛; 榎枝 幹男; 大平 茂; 奥村 義和; et al.

核融合炉工学概論; 未来エネルギーへの挑戦, 246 Pages, 2001/09

本書は、炉工学的基礎を有し核融合に関心のある方々に対して、核融合炉の原理とその実現に必要な多岐にわたる技術、さらに総合システムとしての核融合炉の理解に役に立つことを目指したものである。本文は2部構成になっており、第1部では核融合炉の原理と誕生までのシナリオを、そして第2部では、核融合炉を構成する主要な装置・機器に関する研究開発の現状を、最近のデータをもとにまとめてある。

論文

Progress of the ITER central solenoid model coil programme

辻 博史; 奥野 清*; Thome, R.*; Salpietro, E.*; Egorov, S. A.*; Martovetsky, N.*; Ricci, M.*; Zanino, R.*; Zahn, G.*; Martinez, A.*; et al.

Nuclear Fusion, 41(5), p.645 - 651, 2001/05

 被引用回数:53 パーセンタイル:15.64(Physics, Fluids & Plasmas)

ITERを構成する3群の超伝導コイルでは、中心ソレノイド・コイルが最も高い磁場13Tを0.4T/s以上の速度で急速励起するパルス動作が要求される点で、最も技術的難度の高いコイルである。そこで中心ソレノイド・コイル工学設計の妥当性を確認し、併せてコイルの製作技術を開発する目的で、中心ソレノイド・モデル・コイルの開発が進められてきた。約8年をかけて完成したモデル・コイルの実験がこの程、国際共同作業として原研で実施され、技術開発目標をすべて満足する実験成果と貴重な技術データが得られた。

論文

Fusion technology development for ITER in JAERI

関 昌弘; 辻 博史; 小原 祥裕; 秋場 真人; 奥村 義和; 今井 剛; 西 正孝; 小泉 興一; 竹内 浩

Fusion Technology, 39(2-Part.2), p.367 - 373, 2001/03

原研における核融合炉工学R&Dの現状を概観した。遮蔽ブランケット開発については、第1壁の製作に必要な高温加圧接合技術の開発を進めた。表面荒さが10ミクロン程度の機械仕上げ面の接合においても接合圧力を200MPaとすることで十分な強度が得られることがわかった。超伝導磁石の開発については、中心ソレノイドモデルコイルの試験が完了した。直流性能では、46kAの励磁電流で磁場強さ13T、蓄積エネルギー640MJを達成した。パルス性能としては、13Tまで1.2T/sの速度で励磁、13Tからの1.5T/sで減磁することに成功し、モデルコイル研究開発の目標を達成した。加熱電流駆動技術に関しては、NBI開発において水素負イオン電流を20mA/cm$$^{2}$$というITER条件の電流密度で連続的に引き出すことができた。ECH用ジャイロトロン開発においては、短パルスではあるが不要発振の抑制に成功した。トリチウム安全の研究においては、12m$$^{3}$$のケーソンにおけるトリチウムの拡散移行挙動に関する実験を行うとともに、シミュレーションコードの開発を進めた。核融合中性子工学に関しては、遮蔽性能や崩壊熱に関する研究を行い、ITER設計の妥当性を確認した。

論文

Completion of CS insert fabrication

杉本 誠; 礒野 高明; 布谷 嘉彦; 小泉 徳潔; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 松川 誠; 濱田 一弥; 松井 邦浩; 西島 元; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 10(1), p.564 - 567, 2000/03

 被引用回数:22 パーセンタイル:27.17(Engineering, Electrical & Electronic)

ITER工学設計活動(EDA)の中心をなす開発計画であるCSモデル・コイル計画の中で、製作が行われていたCSインサート・コイルの製作がこのほど完了した。CSインサート・コイルはCSモデル・コイルの最内層に設置し、ITER実機と同じ磁束密度、電流、温度及びひずみ環境下で、超電導導体の性能試験を行うためのNb$$_{3}$$Sn-ClCC製コイルである。コイルの巻線、熱処理、絶縁施工、素子取付、支持構造物の製作・組付け等CSインサート・コイル製作進捗を報告する。

論文

Development of key technologies for steady state tokamak reactor in JAERI

渡邊 和弘; 秋場 真人; 秦野 歳久; 今井 剛; 栗山 正明; 小原 祥裕; 奥村 義和; 辻 博史

Proceedings of 10th International Toki Conference on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion (ITC-10), p.525 - 529, 2000/00

原研における定常トカマク炉に向けての主要な工学技術の開発状況について述べる。電流駆動のための高エネルギーNBIについては、負イオンの1MeV加速、30mA/cm$$^{2}$$の高電流密度負イオン生成、140時間の負イオン連続生成等にそれぞれ成功し、MeV級のNBI実現の見通しを得た。またRF加熱では、170GHzで450kW,110GHzで1MWの発振出力を、ダイヤモンド窓を用いることにより成功し、ECRF装置の見通しを示した。トカマク本体の工学技術に関しても、F82Hを用いた低放射化のブランケットモデルで2.7MW/m$$^{2}$$の熱負荷5000サイクル以上を確認し、ダイバータ実規模モデルにおいても、定常熱負荷5MW/m$$^{2}$$で3000サイクル以上、20MW/m$$^{2}$$・10Sで1000サイクル以上を確認し、実現性を示した。プラズマ閉じ込めの大型超伝導磁石については、46kAで13Tの磁場を1T/sの速度で発生できる中心ソレノイドコイルモデルを製作し、試験を開始した。

論文

R&D activity of SAGBO avoidance for the CS insert fabrication

杉本 誠; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 濱田 一弥; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 澤田 健治*; 高橋 良和; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 9(2), p.636 - 639, 1999/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:82.35(Engineering, Electrical & Electronic)

CSインサート・コイル製造のため、応力下酸化割れ(SAGBO,Stress Accelerated Grain Boundary Oxidation)を回避するためのR&Dを、短試験片を用いて行った。この結果について報告する。短試験片でのSAGBO発生試験では、導体に施工されたクロム・メッキの有無ならびに、溶接箇所により、SAGBO割れの発生がみられた。これに回避するための溶接箇所の変更を行い、かつCSインサート製造工程をすべて反映したサンプルを製作した。本サンプルにてSAGBO発生実験を行い、SAGBO割れを発生することなく、CSインサートの熱処理が可能であることを実証した。

論文

ITER工学R&Dにおける成果

松田 慎三郎; 辻 博史; 小泉 興一; 秋場 真人; 小原 祥裕; 柴沼 清; 西 正孝; 阿部 哲也; 奥村 義和; 今井 剛; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 75(Suppl.), p.1 - 96, 1999/05

ITER工学R&Dは、核融合実験炉を構成するすべての技術について、設計のベースとなるデータの取得や設計の成立性を実証することを目的として、4極(EU、日本、ロシア、米国)が協力して進めてきたものである。それらは、トカマク炉心を構成する要素機器の技術のほか、周辺機器としての加熱・電流駆動技術(NBI,RF)、遠隔保守技術、トリチウム技術、燃料給気・排気技術、計測診断要素技術及び安全性などにかかわる開発を含んでいる。本報告書は、ITER工学R&Dとして得られた成果の概要がわかるよう、また、我が国の実施分が中心ではあるが、他極の実施分もわかるようにまとめた。

論文

Mechanical properties of 110mm thick hot rolled plates of JJ1 and JK2 for ITER TF coil

石尾 光太郎*; 中嶋 秀夫; 川崎 勉*; 上原 聡明*; 辻 博史; F.Wong*; 島本 進*

Proc. of 15th Int. Conf. on Magnet Technology (MT-15), p.989 - 992, 1997/10

ITERのTFコイル構造材には、4Kにおいて高強度(0.2%耐力が1000MPa以上)及び高靱性(破壊靱性K$$_{IC}$$が200MPa√m以上)が要求される。このITERターゲットを立証するために、構造材料の特性を評価するための国際共同作業が現在進行している。日本原子力研究所はITERターゲットを満足するJJ1及びJK2鋼を開発し、それらの圧延材の製作性及び溶接性を証明するために、110mm厚圧延材及びTIG溶接継手の試作を行った。それらの結果、JJ1及びJK2鋼の強度及び破壊靱性が、溶接継手を含めて、ITERターゲットを満たすことが立証された。さらに110mm厚JJ1及びJK2鋼溶接継手は、完全オーステナイトであるにもかかわらず、非破壊検査からは、割れや有害な欠陥は見られなかった。

論文

Development of the CS insert coil

杉本 誠; 寺澤 充水*; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 高橋 良和; 安藤 俊就; et al.

Proc. of 15th Int. Conf. on Magnet Technology (MT-15), p.409 - 412, 1997/00

1992年より開始したITER-EDAの主要R&D項目であるCSモデルコイルの開発が進行中である。このCSモデルコイル開発のなかで、導体特性評価のためにCSインサートコイルが開発されている。CSインサートコイルの開発におけるR&D結果について報告する。ジョイント部開発やSAGBO(応力酸化割れ)回避のための熱処理要領開発について報告する。ジョイント開発においては、実機導体による抵抗測定結果について述べる。またNb$$_{3}$$Sn生成のための熱処理基準について述べる。併せて試巻線の結果を報告する。

論文

Design of the CS insert coil

杉本 誠; 寺澤 充水*; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 西 正孝; 高橋 良和; 安藤 俊就; 辻 博史; et al.

IEEE Transactions on Magnetics, 32(4), p.2328 - 2331, 1996/07

 被引用回数:6 パーセンタイル:48.15(Engineering, Electrical & Electronic)

ITER工学設計段階(EDA)において、CSモデルコイル計画が遂行されている。CSモデル・コイルは4つの部材から構成されている。内層モジュール、外層モジュール、インサート・コイル、支持構造物である。このうちインサート・コイルの設計について報告する。CSインサート・コイルの内径は1.6mであり、巻線高さは1.7mである。CSインサート・コイルは、CSモデル・コイルの内側に設置して試験される。導体はCSコイル実機とまったく同じものを用いている。試験は磁束密度/3Tで行われ、導体の性能が評価できる。

論文

Primary research and development needs for fusion experimental reactors; Perspectives

柴沼 清; 松田 慎三郎; 辻 博史; 木村 晴行; 小原 祥裕; 関 泰; 多田 栄介; 高津 英幸; 田中 茂; 吉田 浩; et al.

Fusion Engineering and Design, 15, p.377 - 385, 1992/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

過去数年間、概念設計が行われてきた実験炉(ITER/FER)は1991年より、工学設計段階に入る見通しであり、この段階では、実験炉の建設に必要なR&Dが、技術的に外挿可能な規模で実証される「原型級試験」を中心として基礎的なものから応用に至るまで大規模かつ広範囲に展開される予定である。ここでは、実験炉を開発するために必要なR&Dの中で特に工学R&Dについて、その代表的R&Dの現状と今後の見通しについて述べる。

報告書

Conceptual design of SC magnet system for ITER, V; Material

中嶋 秀夫; 西 正孝; 江草 茂則; 吉田 清; 辻 博史; 瀬口 忠男; 萩原 幸; M.A.Kirk*; R.C.Birtcher*

JAERI-M 91-124, 41 Pages, 1991/08

JAERI-M-91-124.pdf:1.17MB

超電導マグネットの開発において、材料特性のデータベースは無くてはならないものである。原研では、超電導材料の臨界電流密度、構造材料の極低温での機械的特性および複合材の照射効果のデータ等の測定を行ない、貴重なデータベースを保有している。これらのデータを公表することは、ITERの超電導マグネットシステムを設計・製作する上で貴重であり、ここに記述する。

論文

Development of a compact 18-T MF-(NbTi)$$_{3}$$Sn coil

西 正孝; 礒野 高明; 高橋 良和; 安藤 俊就; 辻 博史; 内山 剛*; 青木 伸夫*; 市原 政光*; 鈴木 英元*

IEEE Transactions on Magnetics, 27(2), p.2280 - 2283, 1991/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:57.81(Engineering, Electrical & Electronic)

高性能高磁界超電導コイルを開発した。本コイルの設計・製作と実験結果について報告する。本コイルは核融合炉超電導コイル用高性能超電導線材開発研究の一環として計画され、製作されたコイルであり、以下の点で画期的なコイルである。(1)発生最高磁界18.4Tは4.2Kの液体ヘリウム温度で動作する超電導コイルとして世界記録を更新するものである。(2)大型コイル用導体にそのまま適用できる複合多芯型で量産型の超電導線材を用いている。(3)有効内径30mm級の18T級コイルとして蓄積エネルギーが従来の半分以下の1.5MJとコンパクトである(コイル電流密度設計、応力設計の最適化)、(4)18Tまでの励磁時間は従来の18T級コイルの半分以下の12分と短時間である。

報告書

照射材料試験室単軸クリ-プ試験セル除染整備作業報告

石原 幹也*; 榊原 端夫*; 谷 賢*; 佐々木 澄男*; 蟹川 昌也*; 新谷 聖法*; 加藤 博史*

PNC-TN944 81-02, 41 Pages, 1981/06

PNC-TN944-81-02.pdf:1.47MB

照射材料試験室の単軸クリープ試験セルの除染及びセル内試験機の整備作業(54年11月26日$$sim$$55年7月31日)を実施した。▲本報は今後の除染,整備作業に対する参考に資するため,これらの除染作業及びセル内試験機の整備改修作業の記録をまとめたものである。その概要は次のとおりである。▲単軸クリープセル内の10台のクリープ試験機中5台に故障が頻発し,機能を十分に発揮することが出来なくなったのでセル内及び試験機を除染し,試験機の修理を行った。▲除染作業により,単軸クリープセル及び試験機の汚染度はチャック及び試験片移送用台車を除いて目標値の500dpm/100cm$$times$$2以下となった。▲作業者の被ばく線量は局部,全身ともに2mrem以下であった。また空間線量率はチャックがある場合最大9mR/hであったが,試験機分解搬出後は検出限界以下であった。▲セル内を除染後全ての試験機を解体し,各部品の除染及び補修整備を行った。主な補修整備点は以下のとおりである。▲1チャックの改造▲2測温用熱電対の交換及び白金測温体の取換え。▲3ロードセルを設置し遠隔にて荷重検定が出来るよう改造した。▲4伸び測定用マグネスケールの交換▲5荷重検定▲6温度検定▲74号機昇降装置交換▲以上の結果10台の試験機がフル稼動出来る状態になった。▲

論文

Pulsed field loss characteristics of the Japanese test coil for the large coil task

辻 博史; 奥野 清; 高橋 良和; 安藤 俊就; 島本 進; 小笠原 武*

IEEE Transactions on Magnetics, 17(1), p.42 - 45, 1981/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:30.57(Engineering, Electrical & Electronic)

IEA国際協力で行われているLarge Coil Task用の日本の超電導テストコイルにおけるパルス磁界損失諸特性について検討の結果について報告する。

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