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論文

Feeder components and instrumentation for the JT-60SA magnet system

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:47.81(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。

論文

Design of the fast plasma position control coils for JT-60SA

淺川 修二; 吉田 清

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9, p.226 - 231, 2010/08

JT-60SAはソレノイドコイル(CS),平衡磁場コイル(EF),トロイダルコイル(TF),内部コイルなどから構成されている。2つの内部コイル(FPPCコイル)はプラズマの高速位置制御に使用される。FPPCコイルの設計仕様は、電流値120KAT,サイズ半径約4m,真空容器への支持数18か所である。本報告では、設計仕様に基づき設計されたFPPCコイルの構造(導体(銅),絶縁材料,ケース)や支持構造物の詳細について示している。コイルの製作過程についても述べている。また、設計されたコイルに働く電磁力解析と熱,構造解析についても述べ、絶縁材の温度が許容値以下であり、また、応力評価結果も設計基準を満たしていることを示している。

論文

Recent progress of the design activity for the poloidal field coil system in JT-60SA

土屋 勝彦; 木津 要; 村上 陽之; 淺川 修二; 倉持 勝也; 吉田 清; Tomarchio, V.*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 20(3), p.525 - 529, 2010/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:47.04(Engineering, Electrical & Electronic)

JT-60SA装置を構成する超伝導コイルシステムのうち、中心ソレノイドと平衡磁場(EF)コイルからなるポロイダル磁場(PF)コイルシステムは日本が担当する。本コイルシステムに関する調達取り決めが、昨年末日欧間で合意され、本格的な建造フェイズに入った。この合意にあたっては、PFコイルの基本構造について、解析結果を根拠として、その成立性を確認する文書を添付しているが、実機の製作にあたっては、より合理化された構造となることが、製造のコスト及び工程面から求められている。本学会においては、ポロイダル磁場コイルシステムのうち、最も速く製造すべきEF4コイルの支持構造について、より合理化した構造を案出し、その成立性も確認した結果を報告する。また、これらPFコイルが設置されるトロイダル磁場コイルの最新の構造解析結果をふまえ、TFコイル運転時の変形がPFコイルの支持構造に及ぼす影響を考慮し、支持構造の最適化を進めていった結果について、TFコイルの影響を最も受けるEF1コイル、及びTFコイル設置前に製造すべきコイルの中でTFコイルの影響が最大となるEF6コイルを具体例に挙げて発表する。

報告書

JT-60SA中心ソレノイドの構造設計

淺川 修二; 土屋 勝彦; 倉持 勝也; 吉田 清

JAEA-Technology 2009-044, 55 Pages, 2009/09

JAEA-Technology-2009-044.pdf:4.92MB

臨界プラズマ試験装置JT-60Uをサテライトトカマク(JT-60SA:JT-60 Super Advanced)として超伝導化する日本とEUとの共同プロジェクトが推進されている。JT-60SAのマグネットシステムは中心ソレノイド(CS:central solenoid)などから成り、さらに中心ソレノイドは4つのモジュールから構成される。各モジュールには反発力や引力などの電磁力が発生し、また、熱収縮があるため支持構造物により予荷重を加える構造が必要となり、これらに耐えうる構造が要求される。電磁力解析により得られた電磁力を用いて中心ソレノイドと支持構造物の全体解析とこの結果を用いたジャケットの詳細な構造解析を行った。室温状態や冷却状態で電磁力が作用した場合に支持構造物や中心ソレノイド間と上下に隙間が開かないように締め付けているタイ・プレートが強度と疲労評価ともに「核融合設備規格 超伝導マグネット構造規格(マグネット規格)」を満たすことを検証した。全体の構造解析の結果をもとにした正配置モデルとちどり配置モデルのジャケットの詳細解析においても「マグネット規格」を満たしていことを示した。

口頭

JT-60SA用中心ソレノイドの支持構造設計

土屋 勝彦; 木津 要; 村上 陽之; 淺川 修二; 倉持 勝也; 吉田 清

no journal, , 

JT-60SA装置における中心ソレノイドは、4つの巻線モジュールから成り、それらを9組のタイプレートによって巻線群を挟み込んで一体化され、最終的にトロイダル磁場コイル群の頭頂部から吊り下げて固定される。中心ソレノイドの運転時には、巻線とタイプレート間の熱収縮差や電磁力荷重によってギャップが生じるが、これをキャンセルするために荷重をかけておく必要がある。そこで、「焼きばめ」を想定した方法を三次元FEMモデルを用いて模擬し、その量を求めた結果、支持構造を85K分加熱した状態で「焼きばめ」を行えば、ギャップが生じないことがわかった。これを室温時に巻線にかかる鉛直圧力で評価すると、23.2MPaとなり、機械的にこれに相当する荷重を与えれば同じ効果となる。また、これを考慮したうえで、導体ジャケットに生じる応力について、詳細モデルを用いて評価した結果、十分な強度のあることが確認できた。さらに、中心ソレノイド全体を支持する支持構造について、最も厳しい電磁力条件のもとで応力を評価した結果、現設計における支持構造は十分な機械的強度を持っていることがわかった。

口頭

JT-60SAポロイダル磁場コイルシステムの支持構造設計

土屋 勝彦; 木津 要; 村上 陽之; 淺川 修二; 倉持 勝也; 吉田 清

no journal, , 

JT-60SA装置における超伝導マグネットシステムのうち、中心ソレノイド(CS)及びプラズマ平衡磁場(EF)コイルシステムからなるポロイダル(PF)コイルシステムは、日本が調達することになっている。最近のPFコイルシステムの設計活動においては、さらなる構造最適化を進めている。特に、EFコイルについては、トロイダル磁場(TF)コイルが設置される前に仮置きしなければならないため、検討を急ぐ必要がある。まず、基本構造について、以前考案した巻線への圧力緩和機構を、製作性を考慮して改良し、シムではなくクランプ板の方に曲線を設けた。これにより、EF4において予荷重量を下げ、結果として室温時のクランプ発生応力を下げることができた。また、最大口径を持つEF1について同様の解析を行った結果、室温時の最大応力がFM316LNM鋼の許容応力の6割程度であり、さらに減量化が可能であることがわかった。一方、口径の大きいコイルほど、TFコイルの転倒力による変形の影響を支持座から受けるので、これを考慮した解析が必要である。今後は、EF4の次に製造すべきEF5及びEF6の支持構造について、TFコイルからの影響を考慮しつつ最適化を進める。

口頭

JT-60SAの高速位置制御コイルの概念設計

淺川 修二; 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。高速位置制御コイルは真空容器内に上下2つ設置され、それぞれ独立に制御される。本報では高速位置制御コイルの導体やサポートの構造と各種解析による概念設計について述べる。また、容器内で予定している製造方法についても紹介する。

口頭

JT-60SA用サーマルシールドの支持構造の詳細設計

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。

口頭

JT-60SAの誤差磁場補正コイルの概念設計

淺川 修二; 吉田 清

no journal, , 

JT-60SAのコイルシステムは中心ソレノイド,トロイダル磁場コイル(TFコイル),平行磁場コイル(EFコイル)などの超伝導コイルのほかに真空容器内のコイルとして、高速位置制御コイルや誤差磁場補正コイルなどがある。誤差磁場補正コイルの目的は、TFコイル,EFコイルの製造及び組立誤差の補正やMHDの研究などである。現在幾つかの案について検討を進めているが、このうち2種類のコイルは、現状の設計仕様に基づき、大きさ約3.5m$$times$$1m、冷却孔を有し、プラズマからの電磁力や通電による発熱に耐える構造で設計を進めている。本報では誤差磁場補正コイルの設計内容,熱・構造解析などについて報告する。

口頭

JT-60SA CS導体の製作とEF導体の東日本大震災による被災状況

木津 要; 土屋 勝彦; 柏 好敏; 村上 陽之; 市毛 寿一; 淺川 修二; 吉田 清

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、メーカより納入された超伝導撚線とジャケットを研究所内の導体複合化設備で複合化し、コイル製作メーカに導体を支給している。2010年よりプラズマ平衡磁場コイル用実機導体の製作が開始され、2011年9月9日までに26本の導体が製作されている。2011年3月11日の大震災により保管していた22個の導体がほぐれてしまったが、補修を行い利用可能な状態であることを確認した。一方、中心ソレノイド実機用導体製作は、2011年7月より開始され、4本の導体を製作した。

口頭

JT-60SAの超伝導フィーダーの設計

淺川 修二; 木津 要; 古川 真人; 吉田 清

no journal, , 

JT-60のトカマク本体を超伝導装置JT-60SAに改修する計画が、日本と欧州連合(EU)間の共同プロジェクト「サテライト・トカマク計画」として推進されている。超伝導コイルには、高温超伝導(high temperature superconductor: HTS)電流リードなどで構成されるコイルターミナルボックス(Coil Terminal Box: CTB)から超伝導フィーダーにより電流が供給される。本報では、CTBなどの構成を示した後に、CTBや超伝導フィーダーの設計について述べる。

口頭

大規模身体汚染対応用グリーンハウスの開発

會田 貴洋; 平野 宏志*; 木村 泰久; 柴沼 智博; 吉田 将冬; 永井 佑哉; 浅川 潤; 周治 愛之

no journal, , 

核燃料物質を取扱う施設において、漏えい事故等により大規模な身体汚染等が発生した場合、汚染者を速やかに退避させることが被ばくリスクを軽減する上で重要となる。その対応には、汚染者の処置(汚染検査及び除染作業等)を含むため、発災元となる区域の出口に複数の密閉型テントで構成されたグリーンハウスを設置することが、汚染範囲の拡大防止、退避支援者の放射線安全を考慮すれば有効となる。今回開発したグリーンハウスは、確実な気密性能を有し、少人数で短時間に設営可能である。また、排気装置による内部空気流線の確保、放射線管理機器による空気中放射性物質濃度のリアルタイム計測により、二次汚染の発生を防止する。さらに、汚染者が多数に及んだ場合にも、複数系統で同時に処置を行えるよう、退避導線の重複化した。そのため、大規模な身体汚染事故に即応する設営性と放射線安全性を兼備し、汚染者の速やかな退避を可能とした。

特許

接続テント及び接続テントの組立方法

平野 宏志; 木村 泰久; 柴沼 智博; 會田 貴洋; 永井 佑哉; 浅川 潤; 吉田 将冬; 周治 愛之

南 明則*

特願 2019-238397  公開特許公報

【課題】迅速に組み立て可能な接続テントを提供する。 【解決手段】接続テント(1)は、一対の第1側面フレーム(11、12)及び第1天面フレーム(13)を有する門型フレーム(10)と、第2側面フレーム(21)及び第2天面フレーム(22)を有するL型フレーム(20)と、門型フレーム(10)及びL型フレーム(20)で囲まれた内部空間に収容可能であり、開閉可能な複数の出入口が側面に形成された箱型の部屋テントとを備え、複数の出入口それぞれは、門型フレーム(10)及びL型フレーム(20)の側面に形成された複数の開口のいずれかに対面している。

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