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Sn conductors for toroidal field coils in ITER名原 啓博; 辺見 努; 梶谷 秀樹; 尾関 秀将; 諏訪 友音; 井口 将秀; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; 松井 邦浩; 小泉 徳潔; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 24(3), p.6000605_1 - 6000605_5, 2014/06
被引用回数：7 パーセンタイル：39.51(Engineering, Electrical & Electronic)ITERトロイダル磁場コイル用NbSn超伝導導体は、超伝導物質であるNbSnを生成するための熱処理を必要とし、その熱処理パターンによって導体性能が変わり得る。そこで、従来の熱処理パターンで得られていた導体性能に比べ、熱処理パターンの最適化による導体性能の向上を試みた。まず、導体を構成する超伝導素線を対象とし、臨界電流,ヒステリシス損失,残留抵抗比に関して、最適な熱処理パターンを見いだした。次に、その最適な熱処理パターンを短尺の導体サンプルに適用し、実規模導体試験装置を用いて導体性能の試験を行った。その結果、繰返し負荷に対する分流開始温度の低下度合いは、従来の熱処理パターンに比べて小さく抑えることができた。また、交流損失は従来の熱処理パターンとほぼ同じ値を維持することができた。本試験で用いた導体サンプルは、ITERの調達取り決め(PA)における量産段階の導体から切り出したものであり、ともにPAの合格基準を満足することができた。
Sn conductors for ITER central solenoids名原 啓博; 辺見 努; 梶谷 秀樹; 尾関 秀将; 井口 将秀; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; 高橋 良和; 松井 邦浩; 小泉 徳潔; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 23(3), p.4801604_1 - 4801604_4, 2013/06
被引用回数：10 パーセンタイル：48(Engineering, Electrical & Electronic)ITER中心ソレノイド用NbSn導体の性能試験を行った。定格負荷の10000サイクルの間、導体の分流開始温度はサイクル数に対してほぼ直線的に低下した。一方、70%の負荷のサイクルでは分流開始温度はほとんど低下しなかった。また、85%の負荷のサイクルでも分流開始温度はほとんど低下しなかったが、急に0.2Kも低下する現象が見られた。これは素線の何らかの大きな変形が導体内部で生じたものと考えられる。ACロスはTFコイル用導体の約4分の1に低下し、撚線のツイストピッチを短くした効果が現れた。性能試験後にサンプルを解体したところ、高磁場領域でNbSn素線が大きく変形していることを確認した。
Bruzzone, P.*; Stepanov, B.*; Wesche, R.*; Mitchell, N.*; Devred, A.*; 布谷 嘉彦; Tronza, V.*; Kim, K.*; Boutboul, T.*; Martovetsky, N.*; et al.
Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/03
ITER超伝導導体の実規模サンプルの性能試験をスイスのSULTAN試験装置を用いて2007年より行ってきている。試験は導体開発における各フェーズ、すなわち、設計段階,製作プロセス決定段階,大量生産確立段階、及び大量生産中において性能試験を実施することがITER機構と各極が結んだ導体調達の取り決めにおいて定められている。NbTiを用いた導体では、導体断面内での最高磁場部で代表される磁場で整理すると、導体の超伝導性能はNbTi素線の性能から予想される性能と等しいことがわかった。一方、NbSnを用いた導体では、素線フィラメントの損傷に起因する不可逆な性能劣化が、サンプル電流の上げ下げによるサイクリック試験において広く認められた。導体の常伝導転移の急峻さを示すn値に着目すると、不可逆な性能低下に伴いNbTiと異なりNbSnは素線のn値から大きく低下していることもわかった。SULTAN試験装置における性能評価の結果と特徴をまとめる。
辺見 努; 布谷 嘉彦; 名原 啓博; 吉川 正敏*; 松井 邦浩; 梶谷 秀樹; 濱田 一弥; 礒野 高明; 高橋 良和; 小泉 徳潔; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 22(3), p.4803305_1 - 4803305_5, 2012/06
被引用回数：45 パーセンタイル：85.83(Engineering, Electrical & Electronic)ITER CS導体の性能評価及び設計の妥当性を検証するため、スイスのCRPPが所有するサルタン試験装置でCS導体の性能試験を実施した。分流開始温度(Tcs)測定は試験開始時、6000回までの繰り返し通電試験の間及び昇温再冷却後にTcsの測定を実施したところ、1000回までの繰り返し通電試験の結果から測定されたTcsはNbSn素線の性能と設計歪から推定されたTcsを満足した。しかし、継続的なTcsの低下が観測され、1000回から6000回の繰り返し通電によるTcsの低下は約0.6Kであった。一方、2000年に原子力機構で実施したCSインサート試験では、1000回から10000回まで繰り返し通電によるTcsの劣化は約0.1Kであり、同様の低下は確認されていない。Tcsの低下の原因を調査するために、(1)中性子回折による歪測定、(2)切断によるジャケットの歪測定、(3)素線分解調査、(4)フィラメントの破断状況、(5)計算モデルの構築と解析についてCS導体試験サンプルの調査を実施した。その結果、低下の原因が試験サンプルの短尺形状及び狭い磁場分布に起因する試験方法にあることを示した。
Sn conductors for ITER toroidal field coils名原 啓博; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; 濱田 一弥; 高橋 良和; 松井 邦浩; 辺見 努; 河野 勝己; 小泉 徳潔; 海老澤 昇; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 22(3), p.4804804_1 - 4804804_4, 2012/06
被引用回数：18 パーセンタイル：65.46(Engineering, Electrical & Electronic)ITER TFコイル用NbSn導体のうち、原子力機構は日本の国内実施機関として415mの導体を9本、760mの導体を24本調達する。調達の第一段階として、TF導体の製作能力を確認するため、長さ4mの導体を2本組合せてサンプルを製作し、SULTAN装置を使って試験した。その結果、各導体の最小の分流開始温度
は6.22Kと6.02Kであり、設計値(5.7K)を満たすことを確認した。そこで原子力機構はTF導体の量産を開始し、まず100mの導体と415mの導体を製作した。第二段階として、量産プロセスの適切性を確認するため、これら2本の導体からそれぞれ4mの導体を切り出し、SULTAN装置で試験した。その結果、各導体の最小のは6.16Kと5.80Kであり、設計値を上回ったことで、量産プロセスが適切であることを実証した。
Sn conductor developed for the ITER TF coils布谷 嘉彦; 名原 啓博; 吉川 正敏*; 松井 邦浩; 辺見 努; 高橋 良和; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 中嶋 秀夫; Stephanov, B.*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 21(3), p.1982 - 1986, 2011/06
被引用回数：22 パーセンタイル：70.21(Engineering, Electrical & Electronic)日本原子力研究開発機構(JAEA)は、ITERの要求性能を満たすITER TF NbSn超伝導導体を開発し、ITER TFコイル実機に使用する導体の製作を開始した。TFコイル導体の製作を継続するために、製作した導体が要求性能を満足することの実証を目的とし、製作手法の異なる2種類のNbSn素線より製作した導体を用いてサンプルを製作し性能評価試験をスイス・ローザンヌ工科大学のサルタン試験装置により行った。製作したサンプルの長さは各々約3mで、各導体の表面に取り付けた温度センサと電圧タップを用いて分流開始温度(Tcs)を10.78Tの外側磁場で計測し、性能評価を行った。その結果、Tcs値は通電回数とともに低下する傾向が初期に各々見られたが、最終的に落ち着き、それぞれ6.1Kと6.0Kであった。これらの値は、ITER TF導体の要求値5.7Kを満たし性能の実証を行うことができた。
松井 邦浩; 礒野 高明; 布谷 嘉彦; 辺見 努; 奥井 良夫*; 押切 雅幸; 小泉 徳潔; 高橋 良和; 奥野 清; Stepanov, B.*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 19(3), p.1470 - 1473, 2009/06
被引用回数：20 パーセンタイル：67.68(Engineering, Electrical & Electronic)ITERトロイダル磁場(TF)コイル用導体は、900本のNbSn超伝導線と522本の銅線をステンレス鋼のチューブに挿入したケーブル・イン・コンジット型で、外径は40mmである。ITERでは、導体の製造認定として、各導体はスイスのサルタン試験装置で試験することになっている。導体の要求性能は、68kA, 11.3Tの条件で分流開始温度(Tcs)が5.7K以上であり、これはTFコイルの運転条件である。日本にはITER用のNbSn超伝導線を供給可能なメーカが4社あり、それぞれの素線を用いてサルタン用のサンプルを製作し、性能評価を行った。本論文では、これらの試験結果について報告する。
Sn conductors for ITER toroidal field coils高橋 良和; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 名原 啓博; 辺見 努; 押切 雅幸; 宇野 康弘*; 奥野 清; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.471 - 474, 2008/06
被引用回数：16 パーセンタイル：62.77(Engineering, Electrical & Electronic)ITER-TFコイルは、18個のD型コイルで構成されている。運転電流値は68kA、最大磁場は11.8Tである。導体はNbSnのケーブル・イン・コンジット(CIC)型で、中心チャンネルを有し、単長は約800mである。撚線は、外径が0.82mmのNbSn素線900本と銅線522本で構成されている。製作された導体の性能を評価するために、長さ約3.5mの実寸導体を用いて、コイル運転条件における超伝導性能を測定した。サンプル導体は、ブロンズ法と内部拡散法の2種類のNbSn素線が用いられ、それぞれボイド率が29%と33%の2レベルで、合計4本の導体が試験された。試験の結果、最高磁場11.8T,電流値68kAにおける分流開始温度は、ブロンズ法で6.5-6.7K、内部拡散法で5.7-5.9Kであった。ボイド率の小さい方が0.1-0.2K程度高い温度を示した。どちらも、設計温度5.7K以上であることが確認できた。また、素線の超伝導特性と比較すると、素線に加わった歪みは約-0.7%であった。この値は妥当なものと考えられる。
Zanino, R.*; Bagnasco, M.*; Baker, W.*; Bellina, F.*; Bruzzone, P.*; della Corte, A.*; Ilyin, Y.*; Martovetsky, N.*; Mitchell, N.*; Muzzi, L.*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.886 - 889, 2006/06
被引用回数：7 パーセンタイル：40.69(Engineering, Electrical & Electronic)那珂核融合研究所においてITERポロイダル磁場コイル導体インサート(PFCI)の実験が予定されている。このため、PFCIの適切な実験プログラムを作成することを目的として、NbTi短尺導体サンプル実験から得られた結果の解析を行った。特に、次の項目について検討を行った;(1)巻線内の導体ジョイントがクエンチする前に導体自身の分流開始温度Tcsを測定できる可能性に関する検討。(2)解析コードMithrandirを用いて短尺導体サンプルの実験結果を解析し、いわゆる突然の又は早期のクエンチの可能性に関する検討。(3)PFCI実験における熱量法によるACロス測定の可能性。検討の結果、Tcs及びACロスの測定は可能であることがわかった。しかし、突然のクエンチについては今後のこれらの検討が必要である。
Al cable-in-conduit conductor小泉 徳潔; 高橋 良和; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 安藤 俊就; 辻 博史; 奥野 清; 東 克典*; Fuchs, A.*; Bruzzone, P.*; et al.
Cryogenics, 42(11), p.675 - 690, 2002/11
被引用回数：23 パーセンタイル：64.67(Thermodynamics)ITER-EDAの一環として、NbAll導体とReact-and-wind法のITER-TFコイルへの適用性を実証するために、13T-46kA級ステンレス鋼製ジャケットNbAl導体を開発した。本導体が曲げ歪を加えた場合も含めて、臨界電流値性能を達成できることを確認するために、臨界電流値試験を実施した。試験は、磁場7, 9, 10, 11T, 温度6-9Kの範囲で行った。また、予想臨界電流値を評価するために開発した解析モデルによる計算の結果、実験結果は計算結果とよく一致することがわかった。したがって、本導体の製造過程が妥当であり、かつ、React-and-wind法の適用が可能であることを実証できた。
Al conductor小泉 徳潔; 東 克典*; 土屋 佳則; 松井 邦浩; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 西島 元; 布谷 嘉彦; 安藤 俊就; 礒野 高明; et al.
Fusion Engineering and Design, 58-59, p.1 - 5, 2001/11
被引用回数：2 パーセンタイル：19.66(Nuclear Science & Technology)13T-46kAステンレスコンジット導体NbAlを開発し、その臨界電流性能を評価した。NbAlは強度が高いために、ステンレスコンジットを使用しても、そこにかかる歪は0.4%以下と評価できる。これによる臨界電流の劣化度は10%と小さい。実験では、サンプル製作の都合上、NbAlに熱歪がかからなかった。本サンプルの臨界電流値には劣化がなく、実際のコイルの導体でも、この測定値より10%程度低い臨界電流値となる。よって、臨界電流値は100kAと予想され、十分な裕度がある。
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
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NbAl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(NbAl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。
