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論文

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

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Engineering, Electrical & Electronic)

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.

論文

Test results of ITER conductors in the SULTAN facility

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、Nb$$_{3}$$Sn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Nb$$_{3}$$Sn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。

論文

ITER magnet systems; From qualification to full scale construction

中嶋 秀夫; 辺見 努; 井口 将秀; 名原 啓博; 松井 邦浩; 千田 豊; 梶谷 秀樹; 高野 克敏; 礒野 高明; 小泉 徳潔; et al.

Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/03

ITER機構及び6国内機関(中国,欧州,日本,韓国,ロシア,米国)は、協力してITERマグネット・システムを製作している。日本,ロシア,中国,韓国は既に実機の超伝導導体の製作を実施している。TFコイル用のラジアルプレートの製作では、欧州及び日本で品質検証が終了し、実機施策の準備が整った。日本は1/3サイズの試作ダミー巻線を実機大ダミー巻線試作の前に実施し、製作方法を検証した。欧州では、実機製作に必要な治具類の準備とその性能検証が進行中である。また、日本は、2個の実機大TF構造物を試作し、製作方法の最適化と工業化を実施した。コレクション・コイルの製作進捗はTFコイル同様に順調であり、巻線治具等の準備はほとんど終了し、品質検証が開始された。その他のマグネットにおいても、2020年の初期プラズマ点火達成に向けて、順調に製作が進んでいる。

論文

Addressing the technical challenges for the construction of the ITER Central Solenoid

Libeyre, P.*; Bessette, D.*; Jewell, M.*; Jong, C.*; Lyraud, C.*; Rodriguez-Mateos, M.*; 濱田 一弥; Reiersen, W.*; Martovetsky, N.*; Rey, C.*; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 22(3), p.4201104_1 - 4201104_4, 2012/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:57.29(Engineering, Electrical & Electronic)

ITER中心ソレノイド(CS)は、ブラズマ電流の誘起とプラズマの上下方向の安定性を得るために必要であり、高さ12.5m,直径4mで上下方向に6分割された構造の超伝導コイルである。CS用超伝導導体には、Nb$$_{3}$$Sn線材が使用され、13T, 40kAで運転される。CSは6万回の繰返し電磁力に耐えることが要求される。日本は導体を製作して、米国に送付し、米国では、コイル形状への加工及び超伝導コイルへの仕上げを担当する。CSを開発するための国際的な取り組みとして、コイルの試作に先立ち、ジャケット,絶縁及び構造物の開発及び機械特性試験が行われた。また、コイル試作のための、コイル形状への加工技術の開発,導体の接続技術の開発、及び高応力集中が予想される冷媒導入部の設計,モックアップの製作が行われた。これらの成果について発表する。

論文

Predictive analysis of the ITER poloidal field conductor insert (PFCI) test program

Zanino, R.*; Astrov, M.*; Bagnasco, M.*; Baker, W.*; Bellina, F.*; Ciazynski, D.*; Egorov, S. A.*; Kim, K.*; Kvitkovic, J. L.*; Lacroix, B.*; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 17(2), p.1353 - 1357, 2007/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:68.61(Engineering, Electrical & Electronic)

ITERポロイダル磁場コイル導体インサート(PFCI)は那珂核融合研究所のITER中心ソレノイド・モデル・コイルの中で試験される。主な実験プログラムは、DC性能,ACロス,冷媒の流体特性,安定性及びクエンチ伝播,繰り返し電磁力が与える導体特性への影響を測定することである。これらの実験項目に対して、幾つかの研究機関による解析が行われているので、それらの結果の比較検討を行った。その結果、突然のクエンチは、5.7-6.2K, 45kAにおいて起きると予測される。また、パルス運転時のACロスによる冷媒の温度上昇は巻線部出口において約0.5Kと予測される。これらの結果は実験結果と比較され、PFコイルの性能の正確な予測に用いられる。

論文

Implications of NbTi short-sample test results and analysis for the ITER Poloidal Field Conductor Insert (PFCI)

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:56.89(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。

論文

Acoustic emission and disturbances in central solenoid model coil for international thermonuclear experimental reactor

新井 和邦*; 二ノ宮 晃*; 石郷岡 猛*; 高野 克敏*; 中嶋 秀夫; Michael, P.*; Vieira, R.*; Martovetsky, N.*; Sborchia, C.*; Alekseev, A.*; et al.

Cryogenics, 44(1), p.15 - 27, 2004/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:83.41(Thermodynamics)

ITER計画のもとで中心ソレノイド・モデル・コイルの試験を行い、コイルで発生するAE信号を直流運転時に測定した。その結果、コイルで発生するAE信号は、超伝導導体で発生する交流損失と関係があることが明らかになった。このことは、コイルの繰り返し通電時の撚線の動き及び素線間接触の剥がれにより交流損失が発生し、それらの動きをAE信号として測定したことを示している。また、AE信号はコイルのバランス電圧で見られる電圧スパイクとも関係があり、機械的攪乱が存在していることが明らかとなった。このことから、CSモデル・コイルにおいては、機械的攪乱の発生場所はAE信号及び電圧スパイクの情報を用いることで求めることが可能である。

論文

Pulsed operation test results of the ITER-CS model coil and CS insert

安藤 俊就*; 礒野 高明; 加藤 崇; 小泉 徳潔; 奥野 清; 松井 邦浩; Martovetsky, N.*; 布谷 嘉彦; Ricci, M.*; 高橋 良和; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 12(1), p.496 - 499, 2002/03

 被引用回数:4 パーセンタイル:68.03(Engineering, Electrical & Electronic)

ITERの工学設計活動で最も重要なR&D項目の一つである中心ソレノイド(CS)モデル・コイル計画におけるCSモデル・コイルとCSインサートのパルス通電結果について報告する。CSモデル・コイルとCSインサートは、いずれもITER-CSの設計値である13Tの磁場を0.4T/Sの励磁速度で安定に達成でき、ITER-CSは設計通り製作できることを実証した。さらに、コイルが常電導状態に転移する電流値の励磁速度依存性について、コイルの冷媒温度を変えて測定した結果、ほぼ交流損失による温度上昇で説明できることがわかった。これらの結果は、ITERの超伝導コイルの設計、また、パルス通電する超伝導コイルの設計に対しての有益なデータベースの構築に寄与するものである。

論文

First test results for the ITER central solenoid model coil

加藤 崇; 辻 博史; 安藤 俊就; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 杉本 誠; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 河野 勝己; 押切 雅幸*; et al.

Fusion Engineering and Design, 56-57, p.59 - 70, 2001/10

 被引用回数:17 パーセンタイル:22.31(Nuclear Science & Technology)

ITER中心ソレノイド・モデル・コイルは、1992年より設計・製作を開始し、1999年に完成した。2000年2月末に原研に建設されたコイル試験装置への据え付けが終了し、3月より第1回のコイル実験が開始され、8月末に終了した。本実験により、コイルの定格性能である磁場13Tを達成したとともに、コイルに課せられた設計性能が十分に満足されていることを実証することができた。本論文は、上記実験結果につき、直流通電、急速励磁通電、1万回サイクル試験結果としてまとめる。また、性能評価として、分流開始温度特性、安定性特性、クエンチ特性についても言及する。

論文

CSモデル・コイルとCSインサートコイルのAE計測

二ノ宮 晃*; 新井 和昭*; 高野 克敏*; 中嶋 秀夫; Michael, P.*; Martovetsky, N.*; 高橋 良和; 加藤 崇; 石郷岡 猛*; 海保 勝之*; et al.

低温工学, 36(6), p.344 - 353, 2001/06

原研は、中心ソレノイド・モデル・コイルを用いた国際共同試験により、国際熱核融合炉(ITER: International Thermonuclear Experimental Reactor)の超伝導コイルに要求される特性(13T,46kA)の実証に成功した。本論文では、この実証試験で測定したAE信号を解析し、励磁過程及びトレーニング過程においてコイル各部に発生したAE信号相互の関係を明らかにした。また、10,000回の繰り返し通電試験を行った際に発生したAE特性の推移について検討し、3000から4000サイクルの間に他の領域には明らかに異なる特性を見いだし、コイルまたはコイル近傍でAE特性を変化させる事象が発生した可能性を示し、AE計測によるコイル健全性診断が可能であるという結論を得た。

論文

Progress of the ITER central solenoid model coil programme

辻 博史; 奥野 清*; Thome, R.*; Salpietro, E.*; Egorov, S. A.*; Martovetsky, N.*; Ricci, M.*; Zanino, R.*; Zahn, G.*; Martinez, A.*; et al.

Nuclear Fusion, 41(5), p.645 - 651, 2001/05

 被引用回数:53 パーセンタイル:15.64(Physics, Fluids & Plasmas)

ITERを構成する3群の超伝導コイルでは、中心ソレノイド・コイルが最も高い磁場13Tを0.4T/s以上の速度で急速励起するパルス動作が要求される点で、最も技術的難度の高いコイルである。そこで中心ソレノイド・コイル工学設計の妥当性を確認し、併せてコイルの製作技術を開発する目的で、中心ソレノイド・モデル・コイルの開発が進められてきた。約8年をかけて完成したモデル・コイルの実験がこの程、国際共同作業として原研で実施され、技術開発目標をすべて満足する実験成果と貴重な技術データが得られた。

論文

AC loss performance of the 100kwh SMES model coil

浜島 高太郎*; 花井 哲*; 和智 良裕*; 嶋田 守*; 小野 通隆*; Martovetsky, N.*; Zbasnik, J.*; Moller, J.*; 高橋 良和; 松井 邦浩; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 10(1), p.812 - 815, 2000/03

 被引用回数:10 パーセンタイル:44.94(Engineering, Electrical & Electronic)

100kwh SMESモデルコイルの交流損失特性を原研の試験装置及び、米国ローレンス・リバモア国立研究所の試験装置を用いて試験し、両結果はほぼ一致した。長時定数の結合損失の存在も確認した。改良導体として、CuNi被覆素線を用いた導体で小コイルを製作し、結合損失を1/6まで減少することができた。また、小コイルでは長時間の時定数は測定されなかった。

口頭

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。

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