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論文

Optimization of heat treatment of Japanese Nb$$_3$$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

ITERトロイダル磁場コイル用Nb$$_3$$Sn超伝導導体は、超伝導物質であるNb$$_3$$Sn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。

論文

Influence of wire parameters on critical current versus strain characteristics of bronze processed Nb$$_3$$Sn superconducting wires

宮武 孝之*; 村上 幸伸*; 倉橋 秀文*; 林 征治*; 財津 享司*; Seeber, B.*; Mondonico, G.*; 名原 啓博

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 22(3), p.4805005_1 - 4805005_5, 2012/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:40.45(Engineering, Electrical & Electronic)

ITER TF及びCSコイル用のブロンズ法Nb$$_3$$Sn素線の性能向上を目的として、Nb$$_3$$Sn素線のフィラメント径,バリア材,バリア厚さ,熱処理パターン,Ti添加量といったさまざまなパラメータの、臨界電流-歪み特性に対する影響を調べた。これらのパラメータは、ゼロ歪み下での臨界電流やn値といった素線特性を大きく変える。しかし、Tiを添加しなかった素線を除くすべての素線は、異なる素線パラメータにもかかわらず、規格化した臨界電流-歪み特性はほぼ同じになった。本調査から、12T, 4.2Kでの非銅部の臨界電流密度が1,100A/mm$$^2$$以上のブロンズ法Nb$$_3$$Sn素線を作ることができ、この素線はCSコイルに適用できると考える。

論文

ITERトロイダル磁場コイル用Nb$$_3$$Sn超伝導素線の量産と品質管理

名原 啓博; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; 濱田 一弥; 宇野 康弘; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 都竹 星志*; 田川 浩平*; 宮下 克己*; et al.

低温工学, 47(3), p.140 - 146, 2012/03

日本はITER TFコイル用超伝導導体の25%を調達する。この導体に使用するNb$$_3$$Sn超伝導素線の全長は約23,000kmにも及び、これまでにない規模の大量生産であるため、品質管理が非常に重要となる。統計的プロセス管理により製作の均一性を逐次チェックすることで量産における素線性能のバラつきを抑え、また原子力機構で素線性能のダブルチェックを実施するなど、厳格な品質管理を行っている。超伝導素線は2008年から2社で製作しており、両社とも素線性能の安定した製作が実現され、また量産を経て製作の歩留まり改善にも成功している。2011年10月の時点で既に日本分担分の約72%を製作しており、今後も引き続き、品質を確保しながら調達を進めて行く。

口頭

ITER-CS用導体の製作準備

濱田 一弥; 布谷 嘉彦; 高橋 良和; 礒野 高明; 名原 啓博; 辺見 努; 松井 邦浩; 河野 勝己; 海老澤 昇; 押切 雅幸; et al.

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、ITER計画における国内実施機関として、中心ソレノイド(CS)コイル用導体すべての調達を分担する。CS導体は、直径0.8mmの超伝導素線576本と銅素線288を束ねて、49mm角の金属製保護管(ジャケット)に挿入した構造である。導体調達に先立ち、著者らは実規模導体の製作及び性能試験,ジャケット溶接技術開発、及び導体製作手法の確認試験を実施してきた。実規模導体の性能試験では繰返し通電試験によって予想を超える超伝導特性の低下が観測された。性能低下の原因は、本試験における導体長手方向の磁場分布が、実機よりも不均一であることに起因し、実機よりも厳しい運転条件での性能評価が行われたと考えられる。今回、第2回目として、性能低下を考慮して超伝導性能がより高い超伝導素線を用いて導体サンプルを製作して、試験を実施した。その結果、予想通り、導体の性能は高まり、実機では十分な性能を持つことが期待できる。繰返し通電による性能劣化については、実機の運転条件に近いインサートコイル試験により特性を確認する。導体製作技術に関しては、ジャケット溶接試験を完了し、機械試験を実施中である。得られた引張り特性及び破壊靭性値はITERの要求特性を満足することを確認した。

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