Internal strain measurement by neutron diffraction under transverse compressive stress for NbSn wires with and without Cu-Nb reinforcement

中本 美緒*; 菅野 未知央*; 荻津 透*; 杉本 昌弘*; 谷口 諒*; 廣瀬 清慈*; 川崎 卓郎; Gong, W.; Harjo, S.; 淡路 智*; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 34(5), p.8400806_1 - 8400806_6, 2024/08

https://doi.org/10.1109/TASC.2024.3379124

For an accelerator magnet, a certain mechanical strength is required to sustain against a transverse compression stress due to Lorentz force. A bronze-route NbSn wire with Cu-Nb reinforcement was developed by Tohoku University and Furukawa Electric to enhance the strength against axial tension. The Cu-Nb reinforcement wire also exhibited some indication of strength improvement against transverse compression; however, the details of a reinforcement mechanism for the transverse compression stress have not been clarified. In this study, the internal strains of NbSn bronze-route wires with and without the Cu-Nb reinforcement under transverse compression stress were evaluated by neutron diffraction at BL19 (TAKUMI) in J-PARC. The samples were attached to jig with solder only at the ends and compression was applied at the center of the samples with 30-mm anvil with 5-mm wide and 8- to 15-mm high beam. Since a critical current, Ic of a superconducting wire depends on the three-dimensional strain, internal strain of NbSn along the axial and two orthogonal radial directions were evaluated at room temperature (RT). In the different setup, Ic measurements of the wires under transverse compression stresses were also performed at 4.2 K and 14.5 T. Using 3-mm wide anvil, the transverse compression was applied at 4.2 K or RT. The neutron diffraction results indicated no significant differences in the internal strains of NbSn under transverse compression between the samples with and without Cu-Nb reinforcement, while the Ic measurements showed potential increase in the irreversible stress () for Cu-Nb reinforced wires. The reason for this discrepancy was discussed based on the difference in the experimental setups for each measurement.

Anomalous vortex dynamics in the spin-triplet superconductor UTe

常盤 欣文; 酒井 宏典; 神戸 振作; Opletal, P.; 山本 悦嗣; 木俣 基*; 淡路 智*; 佐々木 孝彦*; 柳瀬 陽一*; 芳賀 芳範; et al.

Physical Review B, 108(14), p.144502_1 - 144502_5, 2023/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.144502

-軸磁場下で-軸方向の電流を用いて測定することで、スピン3重項超伝導体UTeにおけるボルテックスダイナミクスを研究した。驚くべきことに、超伝導状態の深部で、島状の臨界電流の低い領域を発見した。この現象は、ボルテックスのピンニングが弱まった結果と考えられる。特筆すべきは、この領域が最近提案された中間磁場の超伝導相と一致していることである。我々は、中間磁場超伝導状態において非特異的なボルテックスが存在する可能性を検討した。この中間状態では、複数の超伝導成分が混合するためボルテックスの中心部で超伝導の秩序パラメータが完全に消えない可能性があり、それがピニングが弱まる原因になっている可能性がある。

Superconducting fluctuation effect on epitaxially layered films of superconductor NbN and half-metallic Heusler alloy CoMnSi

重田 出*; Oku, Shuta*; 窪田 崇秀*; 木村 尚次郎*; 関 剛斎*; 篠崎 文重*; 淡路 智*; 高梨 弘毅; 廣井 政彦*

AIP Advances (Internet), 13(2), p.025116_1 - 025116_5, 2023/02

https://doi.org/10.1063/9.0000584

Superconducting properties were investigated in epitaxially layered films consisting of superconductor NbN and half-metallic Heusler alloy CoMnSi(CMS). Temperature dependence of the electrical resistivity (T) was measured by applying perpendiar magnetic fields to the surface of NbN/CMS films. With the increase of the CMS thickness , the upper critical field H decreased monotonically, but the superconducting transition temperature T had the minimum of 10.1 K at 5 nm. The T behavior was in qualitative agreement with the theory of the -coupling. The pair-breaking parameter determined by the superconducting fluctuation theory took the maximum at = 35 nm, which would be related to the minimum of . The experimental results reveal that the superconductivity of the NbN layer in NbN/CMS films is affected by the interplay between the superconducting NbN layer and the half-metallic CMS layer.

Enhancement of critical current densities by high-pressure sintering in (Sr,K)FeAs PIT wires

Pyon, S.*; 土屋 雄司*; 井上 啓*; 梶谷 秀樹; 小泉 徳潔; 淡路 智*; 渡辺 一雄*; 為ヶ井 強*

Superconductor Science and Technology, 27(9), p.095002_1 - 095002_7, 2014/09

https://doi.org/10.1088/0953-2048/27/9/095002

現在、アルカリ土類系の鉄系超伝導線材((Sr,K)FeAs)の超伝導特性を向上させるために、添加材の改良や製造プロセスの工夫など様々な試みが多くの研究者によって行われている。その中でも、高圧下で線材を熱処理することは、線材物質の結晶粒間結合力を強くすることができるため、臨界電流特性の向上に有力な手法であることが考えられている。これまでの研究では、様々な形状/材質のテープ線材を用いて、このような手法により臨界電流特性を向上させることができることを実験的に示してきた。本論文では、新たに丸線形状の線材を製作し、それを高圧熱処理HIP(700C, 4時間, 120MPa)を施すことによって、臨界電流特性が1[kA/mm]にまで向上した結果を報告している。マグネット等の電力機器への応用を考えた場合、丸線においてこのような高臨界電流密度を達成できたことは有意義である。

Cooperative behavior of the random and correlated pinning in Er123 films with columnar defects

淡路 智*; 難波 雅史*; 渡辺 和雄*; 伊藤 俊*; 青柳 英二*; 甲斐 英樹*; 向田 昌志*; 岡安 悟

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 21(3), p.3192 - 3195, 2011/06

https://doi.org/10.1109/TASC.2010.2089588

重イオン照射したEr123薄膜の磁束ピン止め特性を(, , )特性として詳細に調べた。B//cの曲線でマッチング磁場がc軸平行で0.3テスラとc軸から傾けたときは1.7テスラに相当するときに2つのピークが観測された。さらに()で=0(B//c)のときのピークは、円柱状欠陥によるピン止めに起因するが、磁場増加に伴い一旦減少するが不可逆磁場近傍では増大するようになる。c軸相関のピン止め中心とランダム分布のピン止め中心が協調して働いているモデルを用いると(B)の二重ピーク構造やの角度依存性を説明できることがわかった。

Performance tests of reactor containment structures of the HTTR

飯垣 和彦; 坂場 成昭; 川路 さとし; 伊与久 達夫

Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16) (CD-ROM), 7 Pages, 2001/08

原研は、高温ガス炉技術基盤の確立と高度化,高温工学に関する先端的基礎研究の実施を主目的として、HTTRを建設し、1998年11月10日に初臨界を達成した。HTTRの原子炉格納施設は、原子炉格納容器(CV),サービスエリア(SA)及び非常用空気浄化設備から構成し、減圧事故時等に外部へ放出する放射性物質の量を低減する役目を担う。このため、CVには漏洩率、SAには機密性、非常用空気浄化設備にはSAの負圧維持,ヨウ素及び微粒子の除去効率並びに起動時間を規定している。CV漏洩率試験では、1次冷却材Heに適応するため、原子炉冷却材圧力バウンダリを閉鎖したまま試験を実施する従来の軽水炉等とは異なる新しい試験方法を確立し、規定値を満たすことを確認した。試験の結果、減圧事故時に外部へ放出する放射性物質の量は所定値内に低減することができるといえる。

高温工学試験研究炉の1次上部遮へい体の昇温防止対策; 追加昇温防止対策及び確認試験結果について

橘 幸男; 國富 一彦; 本谷 浩二*; 沢 和弘; 竹田 武司; 七種 明雄; 川路 さとし; 伊与久 達夫

JAERI-Tech 98-027, 74 Pages, 1998/07

JAERI-Tech-98-027.pdf:2.23MB

高温工学試験研究炉において、非核加熱で1次ヘリウムガスを昇温する試験を実施中に、スタンドパイプ内雰囲気及び1次上部遮へい体の温度が想定以上に上昇した。スタンドパイプ内構造物の一部構造変更を行い再度昇温したところ、温度は大幅に低下したが十分ではなかった。そこで追加の昇温防止対策について検討し、仮設の対策を施し確認試験を実施した。本報告は、追加昇温防止対策、確認試験結果、確認試験に関する解析結果等についてまとめたものである。定格条件での1次上部遮へい体最高温度は、試験結果の直線外挿では約100C、有限要素法解析では約85Cとなり、別途実施している遮へい体の含水量の測定結果とあわせて、定格運転時の遮へい性能を確保できる見通しを得た。

Design and present status of high-temperature engineering test reactor

馬場 治; 國富 一彦; 川路 さとし; 田中 利幸; 塩沢 周策; 大久保 実

Proc. of ASMEJSME 4th Int. Conf. on Nuclear Engineering 1996 (ICONE-4), 2, p.281 - 287, 1996/00

大洗研究所では、1997年の初臨界を目指してHTTRの建設が進められている。HTTRの原子炉圧力容器、中間熱交換器等の主要機器は、既に現地に搬入され、1996年には単体機器試験、1997年前半には機能試験が予定されている。HTTRは、原子炉出口冷却材温度が、850Cと950Cの2種類と中間熱交換器の運転・休止の組み合わせによる計4種類の出力運転モードと高温ガス炉特有の固有の安全性を実証するための試験運転モードを有している。計測制御系及び安全保護系は、これらのすべての運転モードにおいて安全で安定な運転が可能で、万一の異常時には安全に炉停止が可能なよう設計されている。HTTRの冷却系、計測制御系、安全保護系の設計と、建設の現状について述べる。

Application and experience of distributed control systems and coupled computer network in HTGR development facility

下村 寛昭; 川路 さとし

Proc. of the IAEA Specialists' Meeting on Communication and Data Transfer in NPP, 17 Pages, 1990/00

HENDELの計画に際して、その大規模かつ複雑な試験プラントを限られた人員で容易、安全に運転し、極めて多数のプラント情報と試験データを迅速、容易に得られることを基本的な設計思想とした。これを実現するための設計クライテリアとそれらを具体化するためのハードウェア構成、分散型計装システムによるヒューマンエラー及び不完全プラント条件による誤操作等の防止の考え方、在来計装及びバックアップ方法、スーパーヴァイザリコンピューターと運転シーケンスのソフト化及び運転多様化への対応方法、データ処理システム及びデータ転送ネットワークの等について、ハード、ソフト両面の考え方と実用に至らせるまでの技術処置方法、使用実績等について述べた。使用実績から本システムは目的を完全に満足する一方、システムのブラックボックス化と作業の単純化に伴う新たな問題も発生し、今後の大規模システムでの課題となることを指摘した。

Operating experience on gas bearing helium circulators in HTGR development facility

下村 寛昭; 川路 さとし; 藤崎 勝夫; 飯塚 隆行

Gas-Cooled Reactor Coolant Circulator and Blower Technology, p.148 - 156, 1988/00

HENDELに使用中のガス軸受ヘリウムガス循環機である再生式及び遠心式の両型式について過去に発生した問題点に触れた後、主要な問題がガス軸受における軸の振れ廻り振動(whirling)であることを述べた。このwhirlingの発生に関する各種パラメータのうち、軸受荷重及び軸受内のガス膜厚さの影響を上記両型式のガス循環機についての試験結果を参照しながら説明し、その基本的原因が軸受を構成するティルティングパッドの力学的特性に大きく支配されると同時に、ロータの質量アンバランス及びガス膜厚さと密接な関係を有することを示した。