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論文

Proton exchange membranes for fuel cell applications prepared by ion track technology

八巻徹也; 小曾根雄一*; 廣木章博; 細井克彦*; 浅野雅春; 久保田仁*; 吉田勝

電気化学および工業物理化学, 75(2), p.175 - 178, 2007/02

https://doi.org/10.5796/electrochemistry.75.175

被引用回数：12 パーセンタイル：26.39(Electrochemistry)

イオンビーム照射とエッチング処理により得たイオン穿孔膜に、さらに線照射とグラフト重合を組合せた手法により新規な燃料電池用電解質膜を作製した。作製法は次のように行った。まず、 $^{129}$ Xeイオン(450MeV)を照射したPVDF(25m)を80 $^{circ}$ Cの9M KOH水溶液で50時間処理し、100nmの孔径を持つイオン穿孔膜を得た。つぎに、このイオン穿孔膜に線を160kGy照射後、スチレンを60 $^{circ}$ Cでグラフト重合し、0.2Mクロロスルホン酸/ジクロロエタン溶液を用いて50 $^{circ}$ Cでスルホン化することにより電解質膜とした。この電解質膜の膜面方向と膜厚方向のプロトン導電性の検討から、異方導電性を持つことがわかった。このような一次元的なプロトン伝導経路により、市販膜のナフィオンに比べて含水率は低下し、さらにメタノール透過も抑制されることがわかった。

報告書

ITER用超伝導コイルの製作技術開発と成果

濱田一弥; 中嶋秀夫; 奥野清; 遠藤壮*; 菊地賢一*; 久保芳生*; 青木伸夫*; 山田雄一*; 大崎治*; 佐々木崇*; et al.

JAERI-Tech 2002-027, 23 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-027.pdf:2.94MB

国際熱核融合実験炉(ITER)の建設判断に必要な技術を実証することを目的として、1992年から工学設計活動 (EDA) が日本,欧州連合(EU),ロシア,米国の国際協力によって進められた。このEDAでは、各種の先端的機器の製作技術開発が行われ、ITERで必要とされる製作技術の実証と技術目標の達成に成功し、2001年7月に終了した。そして、現在、ITER計画は建設に向けた新たな局面へと進んでいる。ITERの超伝導コイル・システムは、トロイダル磁場(TF)コイル,中心ソレノイド(CS)コイル,ポロイダル磁場(PF)コイル,及び不整磁場補正コイルの4種類からなる。これらのコイルの内、CSコイル及びTFコイルは、これまで経験したことのない大型かつ高性能なコイルであるため、EDAにおいて、それぞれCSモデル・コイル計画及びTFモデル・コイル計画を実施し、製作技術開発及び超伝導特性の実証試験を行った。CSモデル・コイルの製作には、高性能超伝導素線製造技術,大型撚線技術,コイル化技術,熱処理技術,超伝導導体接続技術及び高耐電圧絶縁技術の開発が不可欠である。本報では日本が中心となって開発に成功したCSモデル・コイルについて、以上の製作技術を中心に紹介する。

論文

ステンレス鋼製コンジットを使用したニオブアルミ導体の臨界電流性能評価

小泉徳潔; 高橋良和; 中嶋秀夫; 土屋佳則; 松井邦浩; 布谷嘉彦; 安藤俊就; 檜山忠雄; 加藤崇; 礒野高明; et al.

低温工学, 36(8), p.478 - 485, 2001/08

https://doi.org/10.2221/jcsj.36.478

ITER-EDAの一環として、ステンレス鋼製コンジットを使用したNb $_{3}$ Al導体を開発した。本導体の臨界電流性能を短尺の導体サンプルを用いて評価した。その結果、本導体が予想どおりの臨界電流性能を満足することが確認できた。また、本導体の臨界電流値は、運転条件である13T,4.5Kで90kA以上であることがわかり、定格電流値46kAに対して十分な裕度をもつことも確認できた。ただし、本導体の熱処理(Nb $_{3}$ Al生成のため)後に大きな熱応力が残留することも見いだした。

論文

13T-46kAニオブアルミ導体の開発と性能評価

小泉徳潔; 安藤俊就; 高橋良和; 松井邦浩; 中嶋秀夫; 土屋佳則; 菊地賢司; 布谷嘉彦; 加藤崇; 礒野高明; et al.

先進A15型化合物超伝導線材シンポジウム論文集, p.5 - 9, 2000/00

原研では、ITER-EDAの一環として、13T-46kAニオブアルミ導体を開発した。本導体の臨界電流値を無熱歪状態で評価した。その結果、性能劣化はなく、製造過程が妥当であったことが実証できた。実際のコイルでは、ジャケット(ステンレス)とニオブアルミの熱歪差のために、ニオブアルミ線が歪を受ける。この熱歪量で評価した。その結果、ニオブアルミ線が受ける熱歪は0.4%と予想され、臨界電流値の劣化は10%以下となる。ニオブアルミ導体の場合、ステンレス鋼を用いても、熱歪による臨海電流値性能の劣化を小さく抑えられる。

論文

Stress analysis for the crack observation in cooling channels of the toroidal field coils in JT-60U

玉井広史; 菊池満; 新井貴; 本田正男; 宮田寛*; 西堂雅博; 木村豊秋; 永見正幸; 清水正亜; 大森順次*; et al.

Fusion Engineering and Design, 38(4), p.429 - 439, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0920-3796(97)00121-X

被引用回数：3 パーセンタイル：31.63(Nuclear Science & Technology)

JT-60トロイダル磁場コイルの冷却管に観測されたクラックの生成・成長のメカニズムを、有限要素法を用いた全体解析及び部分解析により評価、検討した。その結果、コイル導体の半径方向に働く圧縮力により、冷却管コーナー部には局所的にその降伏力を越える応力の集中が見られた。この応力が繰り返し加わることにより、初期クラックが成長し、冷却管からの水浸み出しに至るものと推定される。また、導体半径方向の圧縮力の大きさは、コイルの半径方向の剛性に依存することが判明した。これは、コイル製作当初に行ったプリロードテストにおいて剛性の高かったコイルに冷却管のクラックが観測された事実と一致する。なお、導体に加わる最大応力は許容応力よりも充分小さく、コイルは今後も問題なく使用できることが判明した。

報告書

Cool-down simulation of Nb $_{3}$ Al insert after dumping for coil protection

東克典*; 小泉徳潔; 安藤俊就; 辻博史; 口石佳一*; 浅野克彦*

JAERI-Research 97-044, 10 Pages, 1997/07

JAERI-Research-97-044.pdf:0.58MB

国際熱核融合炉(ITER)の工学設計行動(EDA)の一環として、Nb $_{3}$ Alインサートが製作、試験される。その遮断時には、導体が埋め込まれているステンレス・プレートに発生する渦電流が原因となり、大きな発熱が生じる。電流値46kA、遮断時定数15秒、クエンチ検出時間2秒で、Nb $_{3}$ Alインサートを遮断した後のクールダウン解析を、0次元クエンチモデル、薄板渦電流解析モデル、2次元冷却解析モデルを用いておこなった。導体温度とプレート温度はそれぞれ、103K、21Kと計算された。また、冷却時間は約1時間となった。この解析により、冷却時間が1時間程度であるので、Nb $_{3}$ Alインサートの試験を連続的に行えることが分かった。

論文

Quench analysis of 46kA-13T Nb $_{3}$ Al insert coil

竹内一浩*; 塚本英雄*; 口石桂一*; 浅野克彦*; 小泉徳潔; 安藤俊就; 東克典*; 辻博史; 奥野清

Proc. of 15th Int. Conf. on Magnet Technology (MT-15), p.417 - 420, 1997/00

Nb $_{3}$ Alインサートコイルクエンチ解析を行った。中心流路の存在によりクエンチ時の圧力上昇が低く抑えられることがわかった。また、初期の常電導長さがクエンチ挙動に大きな影響を及ぼすこともわかった。Nb $_{3}$ Alインサートコイルで予想されるクエンチでは、導体の劣化等がないことも示された。

論文

Design of the Nb $_{3}$ Al insert to be tested in ITER central solenoid model coil

小泉徳潔; 伊藤智庸*; 小方大成*; 高橋良和; 杉本誠; 中嶋秀夫; 加藤崇; 布谷嘉彦; 安藤俊就; 辻博史; et al.

IEEE Transactions on Magnetics, 32(4), p.2236 - 2239, 1996/07

https://doi.org/10.1109/20.508610

被引用回数：11 パーセンタイル：63.74(Engineering, Electrical & Electronic)

Nb $_{3}$ Al超電導体は、Nb $_{3}$ Alに比して歪に対する臨界電流値の劣化が少ないという性能がある。本性能を用いることによりITER-TFコイルの巻線方式として、Recent-and-Wind法を用いることができる。これにより、製作性の信頼性の向上、および製作コストの低減がはかれる。本講演では、Recent-and-Wind法により製作し、その技術の実証をCSモデルコイル内で行うNb $_{3}$ Alインサートの設計について報告する。

論文

Cool-down and charging tests of a double-conduit type forced-flow superconducting coil

高橋良和; 吉田清; 辻博史; 森田裕*; 和田山芳英*; 堀田好寿*; 高力勝男*; 村田康彦*; 高橋龍吉*; 浅野克彦*; et al.

Proc. of 16th Int. Cryogenic Engineering Conf. /Int. Cryogenic Materials Conf., 0, p.811 - 814, 1996/00

核融合実験炉用大型超電導コイルを目標とした機械的強度及び電気絶縁特性に優れた強制冷凍超電導コイルを製作し、通電試験を行った。本コイルの導体は、内側の第1コンジットにより気密を保持し、外側の第2コンジットにより機械的強度を分担する2重構造である。本コンジットは、2個のダブル・パンケーキで構成され、外径1.1m、重量150kgである。冷却試験においては、コイルは約100時間で、超電導転移が観測された。通電試験においては、定格10kAまで、クエンチすることなく通電することができた。パラメータ内の接続は、バット型接続を採用し、10kA通電時、1m以下という低い抵抗値であった。

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