Fabrication process qualification of TF Insert Coil using real ITER TF conductor

尾関 秀将; 礒野 高明; 河野 勝己; 齊藤 徹; 川崎 勉; 西野 克巳; 奥野 清; 木戸 修一*; 仙波 智行*; 鈴木 洋三*; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), p.4200804_1 - 4200804_4, 2015/06

https://doi.org/10.1109/TASC.2014.2364393

JAEA is planning performance test of 50 m Toroidal Field (TF) conductor of ITER using Central Solenoid Model Coil (CSMC) test facility at Naka-site in Japan. In order to test the conductor, "TF Insert Coil" (TFIC) is under fabrication in cooperate with Hitachi, Ltd. TFIC is a solenoid coil wound in 1.44 m diameter. It is going to be installed into the bore of CSMC, whose maximum magnetic field is 13 T. The maximum driven current of TFIC is 68 kA. In order to prepare for fabrication of TFIC, several trials of components including windings, removal of Cr plating of the strands, welding and compaction of terminal sleeve were carried out for process qualification. The results of trials showed that the winding dimater satisfied its criterion, the Cr plating was clearly removed using non-woven cloth soaked into HCl solution, the mechanical strengths at 4 K of welds at the terminal were enough. Eventually, the fabrication process qualification of TFIC was completed.

System design of a proton linac for the neutron science project at Japan Atomic Energy Research Institute

長谷川 和男; 水本 元治; 大内 伸夫; 本田 陽一郎*; 伊野 浩史*

Journal of Nuclear Science and Technology, 36(5), p.451 - 458, 1999/05

https://doi.org/10.3327/jnst.36.451

原研では中性子科学研究計画を提案している。この計画はエネルギー1.5GeV、平均ビームパワーで8MWまでのパルスと連続(CW)の陽子ビームを必要とする。本論文では、この計画に用いるリニアック設計の考え方とパラメータについて述べる。初段加速部は常伝導加速構造であるRFQ,DTL,SDTLから構成され、高エネルギー加速部には超伝導構造を採用した。リニアックはパルス用とCW用の2本の入射ラインを持ち、これらは7MeVで合流する。全長は約900mでほとんど(75%以上)は超伝導部分である。エミッタンス増加の低減をねらう新しい考え方であるEquipartitioningの手法を、DTL,SDTL並びに超伝導加速部の設計に適用した。従来の定位相進みに基づく設計と比較し、縦方向エミッタンス増加を抑えることに特に有効であることを示した。

A Proton accelerator for neutron science project at JAERI

水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 千代 悦司*; 富澤 哲男; 戸内 豊*; 本田 陽一郎*; et al.

Proc. of 1st Asian Particle Accelerator Conf. (APAC98), p.309 - 313, 1998/11

中性子科学研究用陽子加速器は加速エネルギー1.5GeVで最大ビーム出力8MWの大電流を加速する。世界に先駆けてこのような大出力ビームを加速するためには、ビームの漏れの低減、高効率化、信頼性の向上等の多くの開発課題を解決する必要がある。また、本加速器は中性子散乱などの基礎研究用としてパルス運転を、また、消滅処理などの工学試験を目的としてCW(連続)運転双方に対応可能である必要がある。これらの条件を満たすために、超伝導加速器を第一の選択として検討を進めた。本発表では、加速器技術開発の観点から、加速器の基本仕様、開発の現状と課題を示す。

原研大強度陽子加速器用DTL-SDTLの概念設計

伊野 浩史*; 千代 悦司*; 大内 伸夫; 長谷川 和男; 水本 元治; 壁谷 善三郎*

JAERI-Tech 98-028, 357 Pages, 1998/08

JAERI-Tech-98-028.pdf:13.35MB

原研が提案している中性子科学研究計画の中心となる陽子加速器は、イオン源、RFQ(radio-frequency quadruple)、DTL(drift tube linac)、SDTL(separated-type drift tube linac)、超伝導加速空洞、及び蓄積リングで構成することを検討しており、加速エネルギー1.5GeV、最大ビームパワー8MWを想定している。このうち、DTL-SDTLは加速エネルギー2~100MeVの低エネルギー部に用いる。DTL-SDTLは高いピーク電流に加え、CWで運転されるため、設計にあたってはビームダイナミックスと除熱の検討が重要となる。本報告書はこれらの点を考慮しながら、DTL-SDTLと各トランスポート系(RFQ-DTL間、Pulse-CWライン合流部、及びSDTL-超伝導加速空洞間)の概念設計を行ったものである。

JAERI neutron science project and proton accelerator development

水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 富澤 哲男; 伊藤 崇; 千代 悦司*; 池上 雅紀*; et al.

Proc. of Int. Symp. on Environment-conscious Innovative Mater. Processing with Advanced Energy Sources, p.71 - 78, 1998/00

原研では大強度陽子加速器を中核として、核破砕中性子源を多角的に利用したさまざまな研究施設を有する中性子科学研究計画を提案している。提案されている加速器は超伝導リニアックを主体とした線形加速器と蓄積リングからなり、粒子のエネルギーは1.5GeV、ビーム出力は8MWである。この加速器は、基礎研究用にはパルス運転を、放射性廃棄物の消滅処理等の工学試験用にはCW(連続)運転を想定して開発を進めている。本発表では、計画の概要と加速器開発の現状を報告する。

原研大強度陽子加速器開発の現状

長谷川 和男; 水本 元治; 草野 譲一; 富澤 哲男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 戸内 豊*; 本田 陽一郎*; 赤岡 伸雄*; et al.

Proceedings of 23rd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.19 - 21, 1998/00

中性子科学研究計画に使用する大強度陽子加速器(エネルギー1.5GeV、平均ビームパワー8MW)の開発を進めている。30~50mAの比較的高電流を加速するパルス運転と、10mA以下の低電流のCW運転モードを両立するために、それぞれの入射器を独立に最適化設計し、7MeVのエネルギー部分で合流する構成とした。このシステム設計に基づき、各加速器要素のビームダイナミックスや工学的な設計検討を進めている。また、負水素イオン源を試作し基本的な特性の取得を開始するとともに、RFQやDTLのCWハイパワー試験、超伝導加速空胴の試作試験を行っており、その開発の現状について報告する。

Development of high intensity proton accelerator

水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 戸内 豊*; 本田 陽一郎*; 椋木 健*; 伊野 浩史*; et al.

Proc. of Int. Conf. on Future Nuclear Systems (Global'97), 2, p.1402 - 1407, 1997/00

原研では核破砕中性子源を用いた消滅処理の工学的研究や、基礎科学の推進を目的として中性子科学研究計画を提案している。この計画では、加速エネルギー1.5GeV、加速電流値最大5.33mAの大強度陽子加速器の開発が必要とされる。現在、加速器の入射部を構成する、高輝度負イオン源、高周波四重極リニアック(RFQ)、ドリフトチューブリニアック(DTL)、高周波源等の要素技術開発を実施すると共に、高エネルギー加速部を構成する超伝導加速空胴についての単セル空胴の試作試験を進めている。超伝導空胴試験では陽子用の超伝導空胴としては世界的にも優れた性能を達成した。本発表ではこれらの技術開発の成果と加速器の基本構成、システム検討等の結果を報告する。

ITER TF導体を用いたインサート・コイルの製作

尾関 秀将; 礒野 高明; 河野 勝己; 齊藤 徹; 川崎 勉; 西野 克巳; 奥野 清; 木戸 修一*; 仙波 智行*; 鈴木 洋三*; et al.

no journal, , 

国際熱核融合実験炉(ITER)のトロイダル・フィールド(TF)コイル用超伝導導体の性能を評価するため、原子力機構はTFインサート・コイル(TFIC)という直径1.44mで8.875ターンの巻線部を有するTF導体を用いたソレノイドコイルをメーカーとの協力により製作した。TFICは、原子力機構の所有する中心ソレノイドモデルコイル施設の中心ボアに据付され、最大13Tまでの外部磁場環境下で性能試験が行われる。TFICの製作にあたっては、TF導体及びTFICの構造を考慮した製作技術を確立する必要があった。原子力機構では、その製作過程で適用する製作技術について試作を実施し、超伝導素線へのダメージが無く、構造的強度が十分で、かつ、製作プロセスが適切に完了可能であるかという観点から、解体試験及び極低温度を含む温度領域での機械試験を実施した。上記試験の結果から、各製作プロセスである導体巻線・Crめっき除去・電気継手部の溶接・熱処理・導体絶縁のための樹脂含浸工程を確立し、TFインサート・コイルの製作を問題なく完了することができた。本発表では、上記試作結果とTFICの製作プロセスについて報告する。