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吉田 清; 木津 要; 村上 陽之; 神谷 宏治; 本田 敦; 大西 祥広; 古川 真人; 淺川 修二; 倉持 勝也; 栗原 研一
Fusion Engineering and Design, 88(9-10), p.1499 - 1504, 2013/10
被引用回数：6 パーセンタイル：44.02(Nuclear Science & Technology)JT-60SA装置はEUと日本の共同で、ITERのサテライト・トカマク(JT-60SA)を製作する計画である。JT-60SA用超伝導マグネットは、18個のトロイダル磁場コイルと4個の中心ソレノイド・モジュール、6個の平衡磁場コイルから構成される。超伝導コイルには、交流損失や核発熱で3.2kWの熱負荷が発生し、4.4Kの超伝導臨界ヘリウムで冷却する。そのために、冷凍機からの冷媒を、クライオスタットに取り付けたバルブボックスで分配する。また、コイル端子箱に取り付けた高温超伝導電流リードから、超伝導フィーダーを経由して各コイルに電流を供給する。クエンチ検出などの計測の設計を示す。JT-60SA用超伝導マグネット装置は、既存のJT-60U装置の改造するために、配置や空間的な制限が多く存在していた。それらの設計条件を満足する概念設計が完了したので報告する。
神谷 宏治; 大西 祥広; 市毛 寿一; 古川 真人; 村上 陽之; 木津 要; 土屋 勝彦; 吉田 清; 水牧 祥一*
Proceedings of 24th International Cryogenic Engineering Conference (ICEC 24) and International Cryogenic Materials Conference 2012 (ICMC 2012) (CD-ROM), p.587 - 590, 2012/05
JT-60は日欧の幅広いアプローチの1つであるJT-60SAとして超伝導トカマク装置に改修する計画である。JT-60SAの超伝導マグネットは80Kに冷却されたサーマルシールドによって覆われている。サーマルシールドは真空容器側サーマルシールド(VVTS),ポート側サーマルシールド(PTS)、そしてクライオスタット側サーマルシールド(CTS)の3部品で構成されている。本研究では、動解析によるサーマルシールドの耐震解析を行い、設計の健全性を確認した。また、10
分の外側VVTSの試作を行い、既存の内側VVTSと組合せた結果、公差が目標の10mmを満足する5.2mmとなることが明らかになった。最後にJT-60SAの低温配管の設計について報告する。
河村 繕範; 大西 祥広*; 奥野 健二*; 山西 敏彦
Fusion Engineering and Design, 83(10-12), p.1384 - 1387, 2008/12
被引用回数：14 パーセンタイル：66.71(Nuclear Science & Technology)低温分離カラムを擁するガスクロマトグラフは水素同位体分析手段の一つである。しかし、液体窒素でカラムを冷却するため分析時間が長く取り回しにも難がある。比較的高い温度で十分な水素同位体分離性能を示すカラムの開発は、この弱点を解決する方法の一つである。モルデナイトは合成ゼオライトの一種で、比較的高い温度で水素同位体を分離できることが報告されているが、水素同位体吸脱着特性は明らかではない。そこで、水素同位体吸脱着特性把握の一環として、本研究ではモルデナイトの分離カラムを作成して水素同位体の分離性能を調べ、クロマトグラフから物質移動係数を求めた。本研究で作成したカラムは144KではH
とDをほぼ完全に分離できたが195Kでは分離できなかった。本実験結果は水素同位体を比較的高い温度で分離できる合成ゼオライトの存在の可能性を示すものである。また、カラム材の開発においては水素同位体分離に影響をする要因の特定が重要である。
河村 繕範; 大西 祥広*; 奥野 健二*; 山西 敏彦
Fusion Engineering and Design, 83(4), p.655 - 660, 2008/05
被引用回数：13 パーセンタイル：64.63(Nuclear Science & Technology)核融合炉では、システムの運転制御の安全性の観点からトリチウムを含む水素同位体のモニタリングが必要であり、水素同位体分析測定技術の開発は重要課題である。低温ガスクロマトグラフは水素同位体分析方法の一つであるが、液体窒素を用いるため分析時間が長く、取り回しも困難である。比較的高い温度で十分な分離性能を示すカラム材の開発は解決方法の一つである。モレキュラーシーブ5Aのような合成ゼオライトは分離カラムの候補材料で、結晶構造はシリカとアルミナの比率や陽イオンの種類などに左右される。もし水素同位体吸着特性に影響する因子がわかれば、分離カラムに適したゼオライトの開発も可能になる。そこで本研究ではモルデナイト型、及びY型ゼオライトの軽水素及び重水素の吸着等温線を調べた。吸着等温線は2種類のラングミュア式の和で表すことができ、モルデナイト単位重量あたりの水素吸着量はモレキュラーシーブ5Aより大きくなった。
柴原 孝宏*; 田辺 哲朗*; 広畑 優子*; 大矢 恭久*; 小柳津 誠*; 吉河 朗*; 大西 祥広*; 新井 貴; 正木 圭; 奥野 健二*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 357(1-3), p.115 - 125, 2006/10
被引用回数：20 パーセンタイル：78.83(Materials Science, Multidisciplinary)JT-60UのW型ダイバータで、重水素放電に曝された炭素材タイルからポロイダル方向に試料をサンプリングし、昇温脱離(TDS)実験を行うことでタイル中の水素同位体の蓄積量をTDS及びSIMSで評価した。外側ダイバータタイルは、厚い再堆積層に覆われており、その再堆積層中の水素濃度は場所によらずほぼ一定で(D+H)/Cの原子比で約0.03であった。このように水素濃度が低いのはタイル表面の再堆積層がプラズマ入熱によりかなり温度があがっていたためである。DD放電終了後トリチウム除去のために行われたHH放電により、さらに再堆積層の厚さが増加するとともに、先に蓄積されていたDの一部はHに置き換えられていることがわかった。放電中の温度の上昇,ダイバータの幾何学的構造が水素の蓄積に大きな影響を持つことを明らかにした。
柴原 孝宏*; 田辺 哲朗*; 廣畑 優子*; 大矢 恭久*; 小柳津 誠*; 吉河 朗*; 大西 祥広*; 新井 貴; 正木 圭; 奥野 健二*; et al.
Nuclear Fusion, 46(10), p.841 - 847, 2006/10
被引用回数：18 パーセンタイル：52.46(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60でダイバータタイルとして使用され、軽水素放電に曝された黒鉛タイルからポロイダル方向に試料をサンプリングし、昇温脱離(TDS)実験を行うことでタイル中の水素蓄積量を評価した。なお、タイルのプラズマ対向面のほとんどは再堆積層で覆われていた。得られたTDSスペクトルの構造は、再堆積層の非常に薄い試料を除けば試料による差は少なく、タイル中に蓄積されていた水素の大部分は水素分子の形態で、970K付近に脱離のピークが存在した。全脱離水素量は再堆積層の厚さにほぼ比例していた。この結果は、ほとんどの水素原子が再堆積層中に均一に蓄積されていたことを示している。求めた水素濃度はH/C=0.03となり、飽和水素濃度(H/C=0.4-1.0)に比べて非常に低かった。水素濃度が低くなった原因として、水素蓄積時に再堆積層の温度が関係していたと考えられ、壁温度を高くすることで水素蓄積量を大幅に減少できる。
柴原 孝宏*; 廣畑 優子*; 大矢 恭久*; 小柳津 誠*; 大西 祥広*; 吉河 朗*; 奥野 健二*; 杉山 一慶*; 田辺 哲朗*; 新井 貴; et al.
no journal, ,
JT-60Uのダイバータタイル及び第一壁の水素同位体(軽水素,重水素)蓄積量とその深さ分布を、昇温脱離法(TDS),二次イオン質量分析法(SIMS),X線光電子分光法(XPS)で分析し、タイル表面の損耗・再堆積を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。第一壁は損耗・再堆積にかかわらず水素同位体蓄積量はほぼ一定であり、タイル表面付近に打ち込まれた水素の寄与が大きいことが示唆された。ダイバータ部分の再堆積領域において、プラズマに曝され放電時にタイル表面温度が上昇した領域は、水素同位体は再堆積層中に(H+D)/C=0.02と非常に低い濃度で均一に蓄積されていた。これに対し、プラズマの影になり放電時の温度上昇が小さかった領域では、水素同位体は再堆積層中に(H+D)/C=0.13と高い濃度で蓄積されていた。一方、損耗領域での水素同位体蓄積量は非常に少なかった。また、タイル温度が高かった領域では軽水素放電による重水素の置換が大きく進行したことが明らかとなった。以上から、水素同位体蓄積量は放電時のタイル表面温度に大きく依存し、タイル温度を上昇させることで水素同位体蓄積量が低減できることが示唆された。
河村 繕範; 大西 祥広; 奥野 健二*; 山西 敏彦
no journal, ,
ガスクロマトグラフを用いた水素同位体分析において、分離温度の高温化を目的としたカラム充填材開発の方向性を探るため、従来のカラム充填材であるMS-5A(A型)とは異なる構造をもつモルデナイト型及びY型ゼオライトの水素同位体吸着特性を評価した。その結果、モルデナイト型ゼオライトの水素同位体吸着量はMS-5Aよりも多いことがわかり、より高温での水素同位体分離分析が期待できる。
大西 祥広; 淺川 修二; 市毛 寿一; 星 亮; 神谷 宏治; 吉田 清
no journal, ,
原子力機構のJT-60のトカマク本体を超伝導化する計画が、日本とEU間の共同プロジェクト「サテライトトカマク装置(JT-60SA)」として推進されている。超伝導コイルへの放射熱の侵入を抑えるため、サーマルシールドを、超伝導コイルの周囲に配置する。サーマルシールドの重力支持は、TFコイルから支持されるため、サーマルシールドから極低温機器への熱侵入を極力抑えつつ、室温のプラズマ真空容器やポートとの間隔を一定に保つ必要がある。また、剛性の小さいサーマルシールドを組立途中に支持する機構や、組立後にサーマルシールド中心側が垂れ下がるのを防止する支持構造などについて報告する。
大西 祥広; 市毛 寿一; 星 亮; 神谷 宏治; 吉田 清
no journal, ,
原子力機構のJT-60トカマク本体を超伝導化する計画が、日本とEU間の共同プロジェクト「サテライトトカマク装置(JT-60SA)」として推進されている。超伝導コイルへの放射熱の侵入を抑えるため、サーマルシールドを超伝導コイルと真空容器等室温機器間に配置する。本報告では、設置時におけるサーマルシールドの自重及び冷却により発生する変位及び応力そして組立て途中における変形等を報告する。
神谷 宏治; 大西 祥広; 市毛 寿一; 村上 陽之; 吉田 清; 水牧 祥一*
no journal, ,
JT-60のプラズマ閉じ込め用のコイルをすべて超伝導に置き換えるJT-60SAは、323Kのプラズマ真空容器と4Kの超伝導コイルの間に80Kの熱遮蔽体、サーマルシールドを設置する。本講演では、サーマルシールドの構造解析から、各サーマルシールド壁を接続する接続部品にかかる力の算出と応力試験方法について報告する。また10度分の外側真空容器用サーマルシールド(VVTS)の試作、及びこれと既に試作した内側VVTSとの接続試験についても報告する。
大西 祥広; 神谷 宏治; 倉持 勝也; 本田 敦; 吉田 清
no journal, ,
原子力機構のJT-60のトカマク本体を超伝導化する計画が、日本とEU間の共同プロジェクト「サテライトトカマク装置(JT-60SA)」として推進されている。超電導コイル及び関連設備を冷却するために、冷凍機より3.7K, 4.4K, 50K及び80Kのヘリウムをそれぞれ270g/s, 1840g/s, 25g/s及び431g/sにて供給することが計画されている。本報告では、これらヘリウムの分配システムの設計及びクライオスタット内における各配管の支持方法等について報告する。
神谷 宏治; 大西 祥広; 小出 芳彦; 吉田 清; Michel, F.*
no journal, ,
JT-60SAのヘリウム冷凍機は、2012年9月に最終的な性能仕様が日欧で合意され、11月に調達取決めが調印された。JT-60SAヘリウム冷凍機は、コールドボックス,外部コールドボックス(ACB), ヘリウム圧縮機、及びヘリウムガス貯槽で構成される。JT-60SAヘリウム冷凍機は超伝導コイルと構造物,高温超伝導電流リード,サーマルシールド、及びクライオパネルを冷却し、4.5Kで約9kWの冷凍能力を持つ。本研究では、JT-60SAヘリウム冷凍機の詳細な仕様と今後のスケジュールについて報告する。
神谷 宏治; 大西 祥広; 古川 真人; 吉田 清
no journal, ,
JT-60SAサーマルシールド(TS)は、真空容器側サーマルシールド(VVTS)、ポート側サーマルシールド(PTS)、およびクライオスタット側サーマルシールド(CTS)という主要3部品で構成されており、各部品がさらに複数のパネルで構成されている。各パネル同士は、60mmの隙間でカプラと呼ばれる接続部品で相互締結されている。クライオスタットやプラズマ真空容器からの放射を遮蔽するため、JT-60SAではこの隙間をステンレスの薄板(放射カバー)で覆う。本研究では電気絶縁された放射カバーの機械試験について報告する。またJT-60SAでは、トロイダル磁場コイル(TFC)の重力支持の下端温度は室温であるため、支持途中に80Kの熱アンカーを設けCTSに接続する。TFCとTSは電気絶縁されるため、熱アンカーもサファイアを挿入して電気絶縁する計画である。本講演では、サファイアを介した伝熱および耐電圧試験結果について報告する。
神谷 宏治; 古川 真人; 大西 祥広; 小出 芳彦; 吉田 清
no journal, ,
原子力機構のJT-60のトカマク本体を超電導化する計画が、日本とEU間の共同プロジェクト「サテライトトカマク装置(JT-60SA)」として推進されている。JT-60SAでは超電導コイルへの熱負荷を低減するため80Kのサーマルシールド(TS)を設置する。サーマルシールドは真空容器サーマルシールド(VVTS)、ポートサーマルシールド(PTS)、そしてクライオスタットサーマルシールド(CTS)で構成されており、VVTSとPTSの一部を製作開始した。TSは真空容器やトロイダル磁場コイル(TFC)と近接しており、これら組立を考慮した設計としなければならない。本報告では、TSの設計および、TSを接続するカプラ等、要素部品の開発状況についても紹介する。
大西 祥広; 神谷 宏治; 倉持 勝也; 柳 俊樹; 本田 敦; 木津 要; 小出 芳彦; 吉田 清
no journal, ,
原子力機構のJT-60のトカマク本体を超伝導化する計画は、日本とEU間の共同プロジェクト「サテライト・トカマク装置(JT-60SA)」として機器の製作が続行されている。超電導コイルおよび関連設備を冷却するために、ヘリウム冷凍機より3.7K, 4.4K, 50Kおよび80Kのヘリウムがクライオラインでクライオスタットまで供給され、クライオスタット内配管で分配される。クライオスタット内配管は、クールダウン、励磁や耐震条件などで健全である必要がある。また、配管で発生する圧力損失が許容圧損以下であることように配管のサイズを選定した。本報では、構造解析や圧損計算の結果からクライオスアット内配管の配置案を示す。
大西 祥広; 古川 真人; 土屋 勝彦; 木津 要; 吉田 清; 小出 芳彦
no journal, ,
JT-60トカマク本体を超伝導化する計画が、日本とEU間の共同プロジェクト「サテライトトカマク装置(JT-60SA)」として推進されている。超伝導コイルへの放射熱の侵入を抑えるため、サーマルシールドを超伝導コイルと室温機器間に配置する。本報告では、サーマルシールドおよびその要素部品を開発したので報告する。
