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鶴 大悟; 櫻井 真治; 中村 誠俊; 尾崎 豪嗣; 関 洋治; 横山 堅二; 鈴木 哲
Fusion Engineering and Design, 98-99, p.1403 - 1406, 2015/10
被引用回数：4 パーセンタイル：32.74(Nuclear Science & Technology)Carbon Fibre-reinforced Carbon (CFC) monoblock target for JT-60SA divertor is under development toward mass-production. A CFC monoblock, a CuCrZr cooling tube at the centre of the monoblock and a interlayer were bonded by vacuum brazing in a high temperature, into a target. After the bonding, strong tensile stress was generated in the CFC monoblock around the CuCrZr cooling tube in a room temperature condition due to difference of thermal expansions between CFC and CuCrZr. In the previous trial productions, only half targets passed the acceptance test. In this research, a new structure of the targets was proposed, to reduce residual thermal stress and to depress the degradation of heat removal capacity of the targets, toward the mass-production. Some measures were implemented on the proposed. The effectiveness of the measures were evaluated by numerical simulations. Thermal performance of target mock-ups with the proposed were evaluated.
中村 誠俊; 櫻井 真治; 尾崎 豪嗣; 関 洋治; 横山 堅二; 逆井 章; 鶴 大悟
Fusion Engineering and Design, 89(7-8), p.1024 - 1028, 2014/10
被引用回数：5 パーセンタイル：36.65(Nuclear Science & Technology)JT-60SAのCFC(Carbon Fiber Composite)モノブロックダイバータターゲットは、10
15MW/m
の熱負荷を除熱する性能が要求される。製作時の熱処理で生じるCFCと冷却管の接合欠陥が除熱性能を低下するため、受入検査では、除熱性能の低いモノブロックターゲットをスクリーニングする必要がある。効率的に検査できる赤外画像検査の適用を検討した。赤外画像検査では、冷却管に95
Cの温水を通水し、定常状態となってから、5Cの冷水を通水して生じるモノブロック表面の温度過渡応答を赤外線カメラで計測する。基準モノブロックと検査モノブロックの90Cから60Cの冷却時間の比較から、除熱性能を評価する。赤外画像検査及び、電子ビームによる熱負荷検査の結果と有限要素法解析からスクリーニング基準を作成した。具体的には、人工的な接合欠陥を加工したターゲットの検査結果を基に、大きさと位置が異なる多種の接合欠陥をモデル化した解析結果からスクリーニング基準を作成した。その結果を報告する。
逆井 章; 正木 圭; 芝間 祐介; 櫻井 真治; 林 孝夫; 中村 誠俊; 尾崎 豪嗣; 横山 堅二; 関 洋治; 柴沼 清; et al.
Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/03
原子力機構では、幅広いアプローチ(BA)活動の一環として、日欧共同でサテライトトカマク装置JT-60SA(JT-60の改修装置)の建設を実施している。JT-60SA真空容器は断面形状がD型のドーナツ状の高真空を維持する容器で、直径10 m,高さ6.6 mである。トカマク装置であるJT-60SAでは真空容器内に電磁誘導でプラズマ電流を発生させる必要があるため一周抵抗を上げ、かつ運転時の電磁力に耐える強度を得るために、二重壁構造を採用した。この二重壁構造の真空容器はリブ板を介して内壁板と外壁板が溶接接続され、インボードの直線部は20度単位、アウトボードは10度単位で製作される。非常に溶着量が多い溶接となるため、溶接変形が技術課題となる。これを解決するため、最適な3つの溶接方法による自動溶接を選択し、溶接変形を低減した。現在、40度セクター3体が完成し、4体目の現地溶接組立を実施中である。下側ダイバータ用として、遠隔保守が可能なダイバータカセットを設計、開発し、実機を製作している。ダイバータカセットは10度単位で製作され、この上に設置される内側と外側ダイバータターゲット及びドームのプラズマ対向機器はモジュール化されている。外側ダイバータの一部に設置される、15MW/m
の高熱負荷に耐えるモノブロックターゲットの製作に対応するため、受入試験としてサーモグラフィー試験の技術開発を行っている。
櫻井 真治; 東島 智; 林 孝夫; 芝間 祐介; 増尾 大慈*; 尾崎 豪嗣; 逆井 章; 柴沼 清
Fusion Engineering and Design, 85(10-12), p.2187 - 2191, 2010/08
被引用回数：11 パーセンタイル：58.88(Nuclear Science & Technology)「幅広いアプローチ活動」におけるサテライトトカマクと国内計画の共同計画として臨界プラズマ試験装置JT-60SAの主要機器の製作が開始された。高加熱パワーでの長パルス放電に対応するため、すべてのプラズマ対向機器は水冷されるとともに、将来の高放射化時には遠隔保守装置での修理点検が必要となる。JT-60SAの下側ダイバータはITERと同様に垂直ダイバータターゲットとプライベートドームを有し、トロイダル方向に10度の幅を持つ36個のカセットから構成される。熱負荷が2MWm
以下の領域には水冷ヒートシンクに炭素アーマタイルをボルト固定する。10-15MWmの高熱負荷領域には、ITERと同様のCFCモノブロックターゲットを試験的に導入する。ダイバータカセットの基本設計及び電磁力及び構造解析結果等について報告する。
武智 学; 櫻井 真治; 中村 誠俊; 関 洋治; 尾崎 豪嗣; 横山 堅二
no journal, ,
JT-60Uの次期装置であるJT-60SAの最も重要な課題は高ベータ定常プラズマの維持である。定常高ベータ化には抵抗性壁モード(RWM)の安定化が必須であり、外部コイルを用いたフィードバック制御による安定化を予定している。ベーキング中の冷却が必要でないことを目的として、無機物を絶縁材に用いたケーブル(MIケーブル)を使用することを予定している。従来のキロアンペア級の大電流に対応したMIケーブルはシースに銅を使用していたが、RWM制御に必要な1-10kHz程度までの発生磁場に対するシールド効果を低減するためシースをステンレスに変更した物を新たに開発した。絶縁材には酸化マグネシウムを用いた。講演では試作したMIケーブルの試験について、接続試験,曲げ検査,加熱試験について報告する。また、弾性係数や耐力、接合部の健全性を調べるために行った強度試験とこれを模擬した3次元FEM強度解析、絶縁材の実効的な熱伝導率を計測するために行った赤外画像試験装置での試験とこれを模擬した3次元FEM熱解析の結果について、さらにこれらによって得られた物性値を用いたRWM制御コイルの運用時の熱及び応力のシミュレーション結果について報告する。
中村 誠俊; 櫻井 真治; 尾崎 豪嗣; 逆井 章; 関 洋治; 横山 堅二
no journal, ,
JT-60SAのCFC(Carbon Fiber Composite)モノブロックダイバータターゲットは、1015MW/mの熱負荷を除熱する性能が要求される。製作時の熱処理で生じるCFCと冷却管の接合欠陥が除熱性能を低下するため、受入検査では、除熱性能の低いモノブロックターゲットをスクリーニングする必要がある。効率的に検査できる赤外画像検査の適用を検討した。赤外画像検査では、冷却管に95Cの温水を通水し、定常状態となってから、5Cの冷水を通水して生じるモノブロック表面の温度過渡応答を赤外線カメラで計測する。基準モノブロックと検査モノブロックの90Cから60Cの冷却時間の比較から、除熱性能を評価する。赤外画像検査及び、電子ビームによる熱負荷検査の結果と有限要素法解析からスクリーニング基準を作成した。具体的には、人工的な接合欠陥を加工したターゲットの検査結果をもとに、大きさと位置が異なる多種の接合欠陥をモデル化した解析結果からスクリーニング基準を作成した。その結果を報告する。
鶴 大悟; 櫻井 真治; 中村 誠俊; 尾崎 豪嗣; 関 洋治; 横山 堅二; 鈴木 哲
no journal, ,
JT-60SAダイバータ用CFCモノブロックターゲットは、CFCモノブロックとCuCrZr冷却管をWCu中間層を挟んで真空ろう付けした構造となっている。ろう付け後には大きな残留熱応力が発生し、CFC内に割れが生じることでターゲットの伝熱性能劣化の原因となっていると考えられる。過去の先行量産では、歩留まりが低かったが、今後の本格量産に向け歩留まりを向上させる必要がある。本研究では、歩留まり向上のため、中間層材質変更、CFCにスリットを設ける、冷却管をプラズマ対向面に近づける、といった応力低減策を施した新たなターゲット構造を提案した。
中村 誠俊; 櫻井 真治; 尾崎 豪嗣; 逆井 章; 関 洋治; 横山 堅二
no journal, ,
JT-60SAのCFC(Carbon Fiber Composite)モノブロックダイバータターゲットは、15MW/mの熱負荷に耐えるための除熱性能が要求される。スクリーニングを目的としたモノブロックダイバータターゲットの赤外画像検査方法を報告する。赤外画像検査では、冷却管に95Cの温水を通水し、定常状態となったところで5Cの冷却水を急激に冷却管に通水して生じるモノブロック表面の温度応答を赤外線カメラで計測することで、除熱性能を評価する。熱負荷試験と赤外画像検査の結果を、有限要素法解析を用いながら比較することで、赤外画像検査の除熱性能の評価の妥当性を調べた。赤外画像検査結果の評価精度に影響する要因について考察した。具体的には、CFCの密度と熱伝導率、スクリュー管の冷水の流速と熱伝達率、CFC表面の輻射率、気温、赤外線カメラの補正値、冷水及び温水の温度が挙げられる。その結果を報告する。
櫻井 真治; 東島 智; 川島 寿人; 芝間 祐介; 林 孝夫; 尾崎 豪嗣; 清水 勝宏; 正木 圭; 星野 克道; 井手 俊介; et al.
no journal, ,
建設が開始されたJT-60SAの実験開始初期には、下側シングルヌル閉ダイバータが設置される。CFCブロック内面へのメタライズ処理と組立部品間の隙間の厳密な管理によって、高熱負荷のダイバータ板に使用されるロウ付けモノブロックCFCターゲットの製造歩留まりを大幅に改善した。冷却水配管の取り合いを集約したダイバータカセット上にダイバータ板等の水冷プラズマ対向部が装着される。長パルスの高性能放電における中性子発生量増大により、将来的に真空容器内でのメンテナンスが制限されるため、ダイバータカセットは遠隔保守による交換が可能な設計を採用した。電磁力解析及び構造解析により、自重,冷却水圧力及び電磁力荷重に対するダイバータ各部の変形や応力は許容範囲に収まることを確認した。
櫻井 真治; 東島 智; 芝間 祐介; 林 孝夫; 尾崎 豪嗣; 正木 圭; 増尾 大慈*; 柴沼 清; 逆井 章; JT-60SAチーム
no journal, ,
JT-60SAの下側ダイバータには最大で15MW/mに達する熱負荷の除熱能力と遠隔保守への対応が要求される。放射促進による熱負荷低減のため、ITERと同様に垂直ダイバータターゲットとVコーナー付きのプライベートドームを採用する。水平大口径ポートからの搬入出が可能なように、トロイダル方向に10度の幅を持つ36個のカセットから構成され、各カセットは真空容器底部の3か所の固定座で支持される。カセットには遠隔保守装置で切断と溶接が可能な配管接続部を設け冷却水ヘッダと接続する。ダイバータ板は運転初期には、おもに水冷ヒートシンクにCFCタイルをボルト固定した方式を用いるが、ロウ付けによるCFCモノブロックターゲットを部分的に導入し、加熱装置の整備に合わせて置換していく。本講演では、遠隔保守対応設計の詳細,ヒートシンクの熱応力解析,電磁力及び構造解析の結果と、ヒートシンクやモノブロックターゲットの試作試験結果などについて報告する。
