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論文

Stress/strain effects on industrial superconducting composites

伊藤 崇芳; Harjo, S.; 長村 光造*; 辺見 努; 淡路 智*; 町屋 修太郎*; 小黒 英俊*; 西島 元*; 高橋 弘紀*; 松井 邦浩; et al.

Materials Science Forum, 681, p.209 - 214, 2011/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:38.68

The construction of the engineering materials diffractometer TAKUMI at J-PARC has been finished at the end of March 2009, and user programs have been started since January 2009. We proposed a project research with the title of "Stress/strain effects on industrial superconducting composites", and have carried out several preliminary experiments at TAKUMI. This project research aims to clarify internal strains behaviors in industrial superconducting materials generated due to their processes and/or during uses, and to understand the relation between the internal strains and their superconducting properties. Our interests are in developments of superconducting (Nb$$_3$$Sn, Nb$$_3$$Al, etc.) strands and HTC tapes, and in developments of superconducting (ITER and LHC) cables (composing many superconducting strands or tapes and other stabilizing and/or strengthening materials). In this opportunity, we will report our project research status more details.

論文

土岐花崗岩中の石英に発達するマイクロクラックの三次元方位分布による古応力場の復元と生成環境

高木 秀雄*; 三輪 成徳*; 横溝 佳侑*; 西嶋 圭*; 円城寺 守*; 水野 崇; 天野 健治

地質学雑誌, 114(7), p.321 - 335, 2008/07

花崗岩の古応力場を復元するための手法開発を目的として、土岐花崗岩中を対象としてヒールドマイクロクラックを3次元的な測定及び流体包有物を対象とした解析を行った。ヒールドマイクロクラックの3次元方位測定の結果、ヒールドマイクロクラック形成時の主応力軸は南北方向であり、流体包有物の解析から形成時期は70$$sim$$60Maであることが示された。この結果は、日本海拡大による西南日本の回転を考慮すると当時のプレート運動方向と調和的であり、本研究で開発した手法が古応力場を復元するための手法として有効であることを示した。

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

Evaluation method of critical current and current sharing temperature for large-current Cable-in-Conduit conductors

布谷 嘉彦; 礒野 高明; 杉本 誠; 高橋 良和; 西島 元*; 松井 邦浩; 小泉 徳潔; 安藤 俊就*; 奥野 清

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 13(2), p.1404 - 1407, 2003/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:51.41(Engineering, Electrical & Electronic)

ITER中心ソレノイド・インサートコイルの臨界電流値($$I_c$$)及び分流開始温度($$T_{cs}$$)の解析を行った。本コイルはNb$$_3$$Sn製の超伝導コイルであり、ITER中心ソレノイドモデル・コイルを使用して実験を行った。$$I_c$$及び$$T_{cs}$$測定中に超伝導導体に発生するノーマル電圧の挙動は、特に本コイル導体のように1000本以上の超伝導線から構成されている大型導体の場合はよくわかっていない。本コイルの電圧発生挙動の詳細な解析により、導体長手方向の電界の導体断面内での平均が、素線の長手方向におけるコイル長に渡る平均電界と等しくなることがわかった。この平均電界をコイル長で積分したものを実験では電圧タップにより測定している。これは導体の撚りピッチが導体長手方向の磁場変化の度合いに比べ、今回の場合、十分小さいことから成り立つ。本研究により、電圧発生挙動を理解でき、大型導体を用いたコイルの設計に重要な特性である$$I_c$$及び$$T_{cs}$$の値を導体を構成する素線の性能から予想できる。

論文

Development of ITER-CS model coil terminal assembling by using indium wires

高橋 良和; 加藤 崇; 布谷 嘉彦; 安藤 俊就; 西島 元; 中嶋 秀夫; 檜山 忠雄; 杉本 誠; 礒野 高明; 小泉 徳潔; et al.

Fusion Engineering and Design, 58-59, p.93 - 97, 2001/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:48.81(Nuclear Science & Technology)

ITER計画において、13T-46kA定格性能を有するCSモデルコイルが開発され、実験が行われている。超電導コイルにおいて、電源と接続し電流を供給する窓口であるターミナル・ジョイントは、そのコイルの性能を決める重要なものの1つである。モデル・コイルは、真空容器の中で組立てられた。この時、ジョイントは垂直方向に組立てられるので、通常用いられるハンダは使用できないので、インジウム線を用いた組立て技術を開発した。開発にあたって、3組の短尺サンプルを製作し、実験を行った。その結果、十分に小さな電気抵抗であったので、モデル・コイルにこの技術を適用した。モデル・コイルの実験において、5n$$Omega$$以下という低抵抗であり、その温度上昇は0.06K以下であった。これらの結果を報告する。

論文

Evaluation of critial current performance of 13 T-46 kA steel-jacketed Nb$$_{3}$$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:78.97(Nuclear Science & Technology)

13T-46kAステンレスコンジット導体Nb$$_{3}$$Alを開発し、その臨界電流性能を評価した。Nb$$_{3}$$Al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、Nb$$_{3}$$Al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。

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

ITER-CSインサート・コイルの臨界電流および分流開始温度

布谷 嘉彦; 礒野 高明; 杉本 誠; 高橋 良和; 安藤 俊就; 西島 元; CSモデル・コイル実験グループ

低温工学, 36(6), p.354 - 360, 2001/06

国際熱核融合実験炉の工学設計活動をITER参加国間で進めてきた。原研は、ITER-CSモデルコイル及びITER-CSインサートコイルの開発、製作及び性能評価実験をITER参加国と共同で行った。インサートコイルの臨界電流及び分流開始温度(T$$sigma$$)の測定方法、その測定結果の評価手法及び素線レベルの性能との比較について発表する。インサートコイルの導体内の磁場が不均一の場合の、発生電圧評価方法を考案した。今回の測定結果を、素線の測定結果と比較した場合、線に付加する歪みを-0.33%とすると両者は、一致した。

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

Design of a 60-kA HTS current lead for fusion magnets and its R&D

安藤 俊就; 礒野 高明; 濱田 一弥; 西島 元; 辻 博史; 富岡 章*; 坊野 敬昭*; 保川 幸雄*; 今野 雅行*; 上出 俊夫*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 11(1), p.2535 - 2538, 2001/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:56.33(Engineering, Electrical & Electronic)

ITERの建設に必要な60kAの電流リードを高温超伝導体を用いて設計した。また、その設計の正当性を実証するためのR&Dを行った。特に超伝導コイルのクエンチ時での電流リードの安全性について新しいアイデアを提出し、その検証した結果を紹介する。

論文

Current distribution and strain influence on the electromagnetic performance of the CS insert

Galindo, V.*; Ciarynski, D.*; Duchateau, J. L.*; 西島 元; 小泉 徳潔; 高橋 良和; 安藤 俊就

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 11(1), p.1538 - 1541, 2001/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:40.43(Engineering, Electrical & Electronic)

原研において試験が進められている中心ソレノイド(CS)モデル・コイルは、(1)形状と接続方法に起因する素線間電流分布の不均一、及び、(2)Nb$$_{4}$$Sn素線の受ける歪の2つの因子によって通電特性が大きく左右される。そこで、Summersの式に基づいた計算コードを用いて臨界電流特性をすべての導体に対して計算した。この際、ジョイント抵抗、導体長、横断抵抗は等価回路によって考慮した。また、磁場分布、歪、電流の流れ込みも考慮した。実験結果との比較も行う。

報告書

CS model coil experiment log book

礒野 高明; 西島 元; 杉本 誠; 布谷 嘉彦; 若林 宏*; 辻 博史

JAERI-Tech 2000-084, 393 Pages, 2001/02

JAERI-Tech-2000-084.pdf:16.39MB

世界最大の超電導パルス・コイルであるITER中心ソレノイド(CS)・モデル・コイル及びCSインサート・コイルの通電実験は2000年4月11日に開始され、同年8月18日に終了した。この間、実験番号は356を数え、収集したデータは20GBを超えた。本報告書は4ヶ月にわたる実験のログ(日誌)とそのリストを集めたデータベースである。

論文

ITERモデル・コイルの実験結果(速報); 13T-640MJ・Nb$$_{3}$$S$$_{n}$$パルス・コイル

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

低温工学, 35(7), p.357 - 362, 2000/07

ITER計画において開発された中心ソレノイド(CS)モデルコイルの実験が行われているので、その結果のみ速報として報告する。直流定格通電試験においては、クエンチすることなく、定格電流値46kAまで、通電することができた。その時の発生磁場は13T、蓄積エネルギーは640MJである。また、遮断試験において、最大電圧4.8kVが発生する実験を行い、コイルの健全性を研究した。また、JT-60電源を用いたパルス実験を行い、0.5T/sの通電を行った。これらの実験によるコイルの超電導特性について、報告する。

論文

核融合用13T-640MJ超電導パルス・コイルの開発研究

安藤 俊就; 檜山 忠雄; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 礒野 高明; 杉本 誠; 河野 勝己; 小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; et al.

電気学会論文誌,B, 120(3), p.449 - 456, 2000/03

国際熱核融合実験炉(ITER)のR&Dとして進められている中心ソレノイドモデル・コイル計画の13T-640MJ超電導パルス・コイルの設計と製作について紹介する。

論文

Completion of CS insert fabrication

杉本 誠; 礒野 高明; 布谷 嘉彦; 小泉 徳潔; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 松川 誠; 濱田 一弥; 松井 邦浩; 西島 元; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 10(1), p.564 - 567, 2000/03

 被引用回数:22 パーセンタイル:27.17(Engineering, Electrical & Electronic)

ITER工学設計活動(EDA)の中心をなす開発計画であるCSモデル・コイル計画の中で、製作が行われていたCSインサート・コイルの製作がこのほど完了した。CSインサート・コイルはCSモデル・コイルの最内層に設置し、ITER実機と同じ磁束密度、電流、温度及びひずみ環境下で、超電導導体の性能試験を行うためのNb$$_{3}$$Sn-ClCC製コイルである。コイルの巻線、熱処理、絶縁施工、素子取付、支持構造物の製作・組付け等CSインサート・コイル製作進捗を報告する。

論文

Completion of the ITER CS model coil-outer module fabrication

安藤 俊就; 檜山 忠雄; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 礒野 高明; 杉本 誠; 河野 勝己; 小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 10(1), p.568 - 571, 2000/03

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

1992年より開始されたITER中心ソレノイド・モデル・コイル作製は7年の歳月をかけてようやく完成した。本コイル製作で習得した高度の技術、ITER建設に向けての課題について紹介する。

論文

Development of 46-kA Nb$$_{3}$$Sn conductor joint for ITER model coils

高橋 良和; 布谷 嘉彦; 西島 元; 小泉 徳潔; 松井 邦浩; 安藤 俊就; 檜山 忠雄; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 礒野 高明; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 10(1), p.580 - 583, 2000/03

 被引用回数:20 パーセンタイル:29.15(Engineering, Electrical & Electronic)

超伝導コイル開発において、導体ジョイントは、最も重要な技術の一つである。46-kA Nb$$_{3}$$Sn導体を拡散接合により接続する技術を開発した。このサンプルを製作し、性能評価試験を行った。その結果、非常に秀れた性能を有することが確認された。この技術は、ITERモデル・コイルに用いられ15か所のジョイントがすでに製作された。これらの性能評価試験結果を中心に報告する。

論文

An Evaluation of the inlet flow reduction for a cable conduit conductor by rapid heating

杉本 誠; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 西島 元; 松井 邦浩; 布谷 嘉彦; 高橋 良和; 辻 博史

Cryogenics, 39(11), p.939 - 945, 1999/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:86.04(Thermodynamics)

これまで強制冷凍導体(ケーブル・イン・コンジット導体)の交流損失に伴う発熱により引起こされる流量低下現象の研究を行ってきた。本論文では、より急速に加熱が行われる場合に引起こされる流量低下現象を取り扱う。急速加熱の場合の流量低下現象は、「流体法」と呼ばれるクエンチ検出技術に応用され、実用化されている。しかし、これまでこれらの定量的研究は全くなされていなかった。本論文では、急速加熱による流量低下現象の定量的研究のため、まずサンプルにより実験的に流量低下を測定した。次にこれらの評価を行うため「実効加熱時間」を定義・導入し、その評価法を考案した。

口頭

土岐花崗岩中に見られるマイクロクラックの三次元方位分布と古応力場及び生成環境の復元

三輪 成徳*; 高木 秀雄*; 西嶋 圭*; 横溝 佳侑*; 円城寺 守*; 水野 崇

no journal, , 

マイクロクラックを指標とした古応力場の復元を目的とし、土岐花崗岩中に発達するマイクロクラックの方位分布を測定し、クラック中に取り込まれた流体包有物の加熱冷却実験との併用、またクラック内の充填物質別に方位分布解析を行うことで、岩石の固結直後から現在に至るまでのクラック形成史と応力場の変遷を考察した。測定の結果、ヒールドマイクロクラックの方位分布は、大きく3方位に卓越して分布する。最も顕著な集中はNNW-SSE走向・高角傾斜のもので、次いでENE-WSW走向・高角傾斜及び低角傾斜のものが卓越し、最も顕著な卓越方位は露頭から得た試料における結果とも調和的である。これらのことから、ヒールドマイクロクラック形成時にはN-S方向の圧縮場が想定され、露頭においてもほぼ同じ応力場が想定された。

口頭

超伝導マグネット材料の中性子照射効果

西村 新*; 竹内 孝夫*; 西嶋 茂宏*; 落合 謙太郎; 高倉 耕祐; 四竈 樹男*; 佐藤 伊佐務*; 渡辺 和雄*; 西島 元*

no journal, , 

原子力機構FNSでNb$$_{3}$$Sn線材に14MeV中性子を1.78$$times$$10$$^{21}$$n/m$$^{2}$$まで室温照射した後、東北大学金属材料研究所アルファ放射体実験室に搬送し、強磁場超伝導材料研究センターに設置されている28Tハイブリッドマグネットで高磁場での臨界電流測定を行った。その結果、20T以下の領域では、照射によって臨界電流は増加した。照射欠陥がピン止め点としての働きをし、そのため臨界電流が増加したものと思われる。臨界磁場は約25.4Tで、照射前後で顕著な変化は見られない。このことは、照射欠陥がNb$$_{3}$$Snの結晶格子の状態に明確な影響を及ぼしていないことを示している。

口頭

工学材料回折装置「匠」及び実用超伝導コンポジットへの応力・ひずみの影響

Harjo, S.; 相澤 一也; 伊藤 崇芳; 長村 光造*; 淡路 智*; 辺見 努; 町屋 修太郎*; 土屋 佳則*; 松井 邦浩; 西島 元*

no journal, , 

J-PARC工学材料回折装置「匠」は材料工学におけるさまざまな課題を解決するための中性子回折装置である。匠の建設は現在最終段階にあり、中性子ビームを用いたコミッショニングが既に2008年9月より開始し、同年12月より施設供用を始めた。匠の最初成果を出すために、われわれは実用超伝導コンポジットへの応力・ひずみの影響というタイトルでプロジェクト研究を申請し、幾つかの予備実験を行った。本プロジェクト研究は、実用超伝導材料内での製造または利用(高磁場,高電流密度等の条件下)中に発生した内部ひずみ挙動を明らかにし、その内部ひずみと超伝導特性との関係を明らかにする。われわれは幾つかの超伝導テープ及び超伝導素線に対して室温引張試験中のその場中性子回折実験やITERケーブル内の予備マッピング実験を行った。この機会に、匠の性能や現状及び本プロジェクト研究に関する詳細な計画及び状況について報告する。

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