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論文

Results of R&D on ITER-TF winding critical issues

小泉 徳潔; 中嶋 秀夫; 松井 邦浩; 礒野 高明; 奥野 清; 高柳 貞敏*; 久野 和雄*; 仙田 郁夫*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.475 - 478, 2008/06

 被引用回数:15 パーセンタイル:63.26(Engineering, Electrical & Electronic)

ITER-TFコイルの製作技術は、ITE-EDAで開発,試験されたTFモデル・コイル(TFMC)でおおむね実証されたが、ITER-TFコイルがTFMCに比べて約3倍の大きさとなったために、新たな技術的課題が発生している。主な課題としては、高精度の巻線技術,熱処理前後の導体長変化量の正確な予測,耐放射線性に優れた絶縁樹脂を用いた含浸技術の開発がある。原子力機構では、巻線機の主要部品である高精度・自動巻線ヘッドを開発し、短尺導体で高精度巻線の実現性を実証した。また、導体の熱処理前後の伸縮量を新たに開発した装置を用いて測定し、その伸縮量が200ppm以下の小さなものであることを示した。これらの成果より、ITER-TFコイル巻線の寸法公差を達成する目処を立てることができた。さらに、部分モデルによる含浸試験を実施し、ITER-TFコイルの含浸時間を評価する手法を確立し、樹脂のポット・ライフ(含浸作業が実施可能な最大の時間)内でコイルを含浸する手法を検討した。

論文

Development of optimum manufacturing technologies of radial plates for the ITER toroidal field coils

中嶋 秀夫; 濱田 一弥; 奥野 清; 阿部 加奈子*; 清水 辰也; 角井 日出雄*; 山岡 弘人*; 丸山 直行*; 高柳 貞敏*

Fusion Engineering and Design, 82(5-14), p.1473 - 1480, 2007/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:39.35(Nuclear Science & Technology)

ITERのトロイダル磁場コイルでは、コイルに作用する大電磁力を支えるため、外径約14m$$times$$9m,幅約611mm,厚さ約112mmのラジアル・プレートと呼ばれる両側に溝を加工したD型の大型ステンレス構造物が使用される。このような大型のステンレス構造物の製作経験はこれまでにないことに加え、ラジアル・プレートには平面度2mm以内という厳しい製作精度が要求される。さらに、9コイル分のラジアル・プレート63個を約4年という短期間で製作する必要があり、ラジアル・プレートの製作方法の最適化がITER実現には必須となる。そこで、原子力機構では、ラジアル・プレートの製作方法を検討するとともに、必要となる製作技術の開発を行い、最適製作方法を考案した。本発表では、製作技術開発のために実施した試験の結果とこの結果に基づいて考案した最適製作方法について発表する。

口頭

ITER超伝導コイル調達のための産業界の技術基盤

長谷川 満*; 高柳 貞敏*; 市原 直*; 杉本 誠; 礒野 高明; 奥野 清

no journal, , 

ITER超伝導コイル製造のため、日本原子力研究開発機構(原子力機構)の主導のもと、国内の複数のメーカーにて種々の技術開発が行われている。また、これまで核融合炉用超伝導コイルの実現のため、原子力機構の指導のもと、国内産業界は、その技術基盤を培ってきた。ITER超伝導コイルの製造には、この技術基盤をもとに、これをさらに発展させることが必要である。今回、ITER超伝導コイル製造に向けて、産業界の持つ技術開発の実績を報告する。

口頭

Fracture mechanics analysis of ITER toroidal field coil

小野寺 勝*; 井口 将秀*; 齊藤 正克*; 濱田 一弥; 中嶋 秀夫; 奥野 清; 杉本 誠; 中平 昌隆; 喜多村 和憲; 高柳 貞敏*; et al.

no journal, , 

国際熱核融合実験炉(ITER)用トロイダル磁場コイルは、供用中検査が難しく、かつ繰り返し荷重を受けるので、疲労亀裂進展による寿命評価を行うことが重要である。TFコイルの運転条件に沿ってコイル・システムの全体応力解析を実施し、繰り返し応力が発生する場所を明らかにした。この繰り返し応力条件をもとに、コイル構造物に亀裂が生じ、進展した時の構造物の応力分布の変化を評価できるように、有限要素法により、亀裂をモデル化した部分詳細構造解析モデルを作成した。この詳細構造解析モデルを用いて、亀裂周辺部の応力計算を行い、亀裂の大きさと応力拡大係数の関係をまとめた。その結果、部材を貫通するような大きさの亀裂が発生しても、応力拡大係数は、材料の破壊靭性値に対して十分低いものであり、不安定破壊は起きないと考えられる。また、原子力機構が保有する極低温構造材料の疲労亀裂進展速度データを用いて、疲労寿命の評価を実施した結果、許容初期欠陥の大きさは約1000mm$$^{2}$$であり、十分検出可能な大きさである。これらの結果より、TFコイルは、3万回の繰り返し運転に対して、十分な疲労亀裂寿命を有することが判明した。

口頭

ITER-TFコイル調達準備活動; 巻線試作

高柳 貞敏*; 久野 和雄*; 長谷川 満*; 小泉 徳潔; 中嶋 秀夫; 濱田 一弥; 布谷 嘉彦; 奥野 清

no journal, , 

ITERトロイダル磁場(TF)コイルの調達準備のために、コイル製作方法や製造装置の検討を行っている。ITER-TFコイルは、重量300トン,高さ14mのD型Nb$$_{3}$$Sn大型超伝導コイルであり、ITER-EDAの一環として開発されたTFモデル・コイルよりもスケール・アップしている。そこで、スケール・アップによる製作技術の課題を明確にするとともに、ITER-TFコイル製作に必要な加工装置を検討している。これまでに、コイル製作の主要な技術の1つである巻線技術に関して巻線機概念設計と巻線精度の予測を行った。その次のステップとして、この結果をさらに発展させ、巻線機の部分試作と短尺導体を用いた試巻線を行い巻線精度の予測手法の実証を試みている。これらの検討結果と実証試験の進捗状況について報告する。

口頭

ITER-TFコイル調達準備活動

小泉 徳潔; 中嶋 秀夫; 松井 邦浩; 礒野 高明; 濱田 一弥; 布谷 嘉彦; 名原 啓博; 押切 雅幸; 奥野 清; 高柳 貞敏*; et al.

no journal, , 

原子力機構では、平成20年よりITERトロイダル磁場(TF)コイルの調達を開始する予定である。ITER-TFコイルは、高さが約14mのD型Nb$$_{3}$$Sn大型超伝導コイルであり、ITER-EDAの一環として開発されたTFモデル・コイルの約3倍の大きさである。TFモデル・コイルの開発によって、TFコイルの基本的な製作技術は実証されているが、3倍の大きさになったことにより、新たな技術的課題も生じている。ITER-TFコイルの調達準備活動として、これら課題解決のための技術開発を行っている。具体的には、高精度巻線,合理的な熱処理手法の確立,絶縁手法などである。これらTFコイルの調達準備活動の成果や調達計画について発表する。

口頭

ITER-TFコイル巻線調達準備活動

小泉 徳潔; 松井 邦浩; 中嶋 秀夫; 濱田 一弥; 礒野 高明; 奥野 清; 高柳 貞敏*

no journal, , 

原子力機構では、2008年度からITERトロイダル磁場(TF)コイルの調達作業を開始することを計画しており、2006年度より技術的課題の解決のための試作試験(高精度巻線,熱処理手法確立,絶縁含浸手法確立など)をメーカーと協力して実施している。これらの調達準備活動の進捗状況、及び試作結果の概要について報告するとともに、絶縁含浸手法の検証試験結果について報告する。絶縁含浸試作の結果、従来の含浸樹脂の自重による液送方法では、含浸時間の制約等から、含浸が困難であることが判明した。そこで、コイルを複数分割して、さらに樹脂を加圧して液送することで含浸が所定の時間内にできることを試験結果を基にした解析で示した。

口頭

ITER-TFコイル高精度巻線試作

高柳 貞敏*; 久野 和雄*; 市原 直*; 野元 一宏*; 長谷川 満*; 小泉 徳潔; 松井 邦浩; 奥野 清

no journal, , 

日本が製作を担当するITERトロイダル磁場(TF)コイルの調達準備のために、TFコイル製作方法とコイル製造装置の検討を行っている。ITER-TFコイル導体の巻線では、高精度化と工程合理化のための自動化が必須である。2006年度には、3点ロール曲げ自動巻線装置の部分試作を行い、その装置を使用して短尺導体の試巻線を実施した。その結果、数パーセントの曲げ精度で巻線ができることを実証した。今後、高精度自動化巻線で必要となる巻線長の高精度計測手法についても報告する。

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