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論文

Development of optimum manufacturing technologies of radial plates for the ITER toroidal field coils

中嶋 秀夫; 濱田 一弥; 奥野 清; 阿部 加奈子*; 清水 辰也; 角井 日出雄*; 山岡 弘人*; 丸山 直行*; 高柳 貞敏*

Fusion Engineering and Design, 82(5-14), p.1473 - 1480, 2007/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:56.65(Nuclear Science & Technology)

ITERのトロイダル磁場コイルでは、コイルに作用する大電磁力を支えるため、外径約14m$$times$$9m,幅約611mm,厚さ約112mmのラジアル・プレートと呼ばれる両側に溝を加工したD型の大型ステンレス構造物が使用される。このような大型のステンレス構造物の製作経験はこれまでにないことに加え、ラジアル・プレートには平面度2mm以内という厳しい製作精度が要求される。さらに、9コイル分のラジアル・プレート63個を約4年という短期間で製作する必要があり、ラジアル・プレートの製作方法の最適化がITER実現には必須となる。そこで、原子力機構では、ラジアル・プレートの製作方法を検討するとともに、必要となる製作技術の開発を行い、最適製作方法を考案した。本発表では、製作技術開発のために実施した試験の結果とこの結果に基づいて考案した最適製作方法について発表する。

論文

Manufacturing study and trial fabrication of radial plate for ITER toroidal field coil

阿部 加奈子*; 中嶋 秀夫; 濱田 一弥; 奥野 清; 角井 日出雄*; 山岡 弘人*; 丸山 直行*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.807 - 810, 2006/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:43.8(Engineering, Electrical & Electronic)

ITERのTFコイルは68kA, 11.8Tで運転されるため、巨大な電磁力が発生する。この電磁力を支持するために、TFコイル導体はTFコイルケース内のラジアルプレート(RP)と呼ばれるD型構造体(13.8m$$times$$8.7m,幅610mm,厚み112mm)に加工された溝に埋め込まれる。RPは大型のため、複数の圧延板を既存加工機が使用できる大きさに溶接接合して、溝を機械加工し、最終的に溶接で一体化する製作方法が考えられる。原研は、実現可能なRP製作方法を検討するとともに、RPの加工方法及び加工時間を評価するために、実機RP素材である316LNを用いて、加工条件や工具寿命を測定した。また、高溶着TIG溶接と、溶接部の収縮を最小にするレーザー溶接の適用性を検討し、実際に316LNで溶接を行い溶接性や変形,溶接速度等を実測した。これらのR&Dに基づき、実機と同じ溝寸法を持つ小規模RP(750mmW$$times$$1000mmL,11溝)を試作し、製作方法を検証した。完成したRP試作体の平面度は1mm以下であることを確認した。以上の結果、RPの現実的な製作方法についての見通しを得た。

論文

核融合炉用60kA高温超伝導電流リードの開発と試験結果

礒野 高明; 濱田 一弥; 河野 勝己; 阿部 加奈子*; 布谷 嘉彦; 杉本 誠; 安藤 俊就*; 奥野 清; 坊野 敬昭*; 富岡 章*; et al.

低温工学, 39(3), p.122 - 129, 2004/03

高温超伝導体(HTS)を核融合用電流リードに応用する開発を行ってきた結果、ITERに必要な60kA級への大電流化と性能試験に成功した。本開発研究では、従来の銅を用いた電流リードの性能と比較して、4Kへの熱侵入量を1/10、冷凍機消費電力を1/3となることを開発目標とした。これらの目標を達成するための課題として、HTSシース材の選択,銅部の最適化,接続部発熱の軽減,HTSとステンレス鋼間の熱接触の改善を行った。開発した電流リードは60kA通電と開発目標を達成した。このHTS電流リードはITERに適用でき、冷凍機電力の低減が期待できる。

口頭

トロイダル磁場コイル用構造物の試作による製作技術開発

中嶋 秀夫; 濱田 一弥; 阿部 加奈子*; 高野 克敏; 堤 史明; 河野 勝己; 奥野 清

no journal, , 

国際熱核融合実験炉(ITER)のトロイダル磁場コイルは、幅約10m,高さ約17m,総重量約300トンのこれまでにない大型超伝導コイルであり、大電磁力に耐える構造とするため、超伝導導体はラジアル・プレートと呼ばれるステンレス製の溝付き板に巻かれ、さらに、巻線部は極厚のコイル容器に収められている。この大型構造物を合理的に製作し、かつ、製作時の技術的リスクを軽減するためには、実機大のモデル試作を通して、大型素材製作技術,機械加工技術,溶接技術等の製作技術の開発を進める必要がある。このため、日本原子力研究開発機構は、鉄鋼,重工メーカーと協力して、大型鍛鋼品,極厚熱間圧延板の試作と極低温機械特性の評価及び実機大構造物の試作を進めている。これまでに極厚極低温構造材料の試作及び4K引張特性の評価が終了し、ITERの要求を満足する部材の製作見通しを得た。また、ラジアル・プレートの試作を通して、実機へ適用できる合理的製作方法を立案した。

口頭

ITER超伝導コイル構造材の試作と4Kにおける機械特性

濱田 一弥; 中嶋 秀夫; 阿部 加奈子*; 河野 勝己; 高野 克敏; 堤 史明; 奥野 清

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、国際熱核融合実験炉(ITER)のトロイダル磁場(TF)コイル構造物の製作性検討を産業界と協力して実施している。TFコイル構造物は、高強度ステンレス鋼(JJ1),強化型SS316LN鍛造材及び316LN熱間圧延板を組合せた溶接構造物である。JJ1及びSUS316LNについては、JJ1鍛造材,SUS316LN鍛造材及び熱間圧延材(200mmt及び140mmt)を実機規模で試作し、その製作性を検証した。さらに、これらの試作材から機械試験片を切り出し、4Kで引張,破壊靭性試験及び疲労試験を実施した。その結果、0.2%耐力,靭性,疲労特性は、ITERの要求値を満たしていることを確認した。これらの試作や機械試験の結果により、安全性設計に資する構造材料データ・ベースが構築されるとともに、構造材料の調達準備が進展した。

口頭

ITER超伝導コイル製作のための技術開発

中嶋 秀夫; 杉本 誠; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 濱田 一弥; 布谷 嘉彦; 河野 勝己; 名原 啓博; 阿部 加奈子*; 奥野 清

no journal, , 

ITER超伝導コイル製作に必要な技術開発について述べる。Nbn$$_{3}$$Sn素線では高性能素線を安定して量産する必要があり、このため実機規模の素線試作を実施し、超伝導特性を評価することで、実機で要求される特性を満足する素線製作の見通しを得た。導体調達では、CS導体ジャケット用として日本が開発した、超伝導生成熟処理後も特性劣化の少ないステンレス鋼(JK2LB)の実機適用に目処がつき、実機規模の試作材での最終的な検証の段階に入った。また、TFコイル製作では巻線部製作の主要技術である 巻線,熱処理,含浸及びレーザー溶接技術の検証に着手した。さらに、構造物では高強度高靭性の新しいステンレス鋼の大型素材製造に目処をつけるとともに、ラジアル・プレート,コイル容器の合理的製作を目指した要素技術試験を進めている。

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