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瀬川 智臣; 深澤 智典*; 山田 美一; 鈴木 政浩; 吉田 英人*; 福井 国博*
Proceedings of Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering 2015 (APCChE 2015), 8 Pages, 2015/09
核燃料再処理において、マイクロ波加熱脱硝法により硝酸プルトニウム・硝酸ウラニル混合溶液を酸化物粉末に転換している。模擬試料として硝酸銅水溶液を用い、マイクロ波加熱法および赤外線加熱法による酸化銅の合成を行い、昇温速度が粒子形態や粒径に及ぼす影響を評価した。各加熱法により得られた粒子の粒子形態は類似しており、昇温速度の増加に従い粒径が減少する傾向を示した。また、マイクロ波加熱法により得られた粒子は赤外線加熱法に比べて粒径が小さく、粒度分布がブロードになる等の特徴を有することを確認した。マイクロ波照射時に試料に発生する温度分布と粒度分布との関係性について、数値シミュレーションによる検討を行った。
村上 陽之; 木津 要; 土屋 勝彦; 神谷 宏治; 高橋 良和; 吉田 清
Fusion Engineering and Design, 87(1), p.23 - 29, 2012/01
被引用回数：10 パーセンタイル：60.35(Nuclear Science & Technology)JT-60はJT-60SAへの改修計画が進められコイルが超伝導化される。超伝導コイルはクエンチが発生することにより温度が数百Kまで上昇し、コイル自身に損害を与える危険性がある。そのため、正確なクエンチ検出システムはコイル保護において重要な技術である。JT-60SAの中心ソレノイドでは、クエンチ検出に円盤状のピックアップコイルを利用する。そこで、円盤状ピックアップコイルのクエンチ検出器への適用性が調べられるように、解析モデルに真空容器や安定化板を取り入れ改良を行った。その結果、ディスラプションやミニコラプス,エルムといった高速なプラズマ挙動に対しても、円盤状のピックアップコイルを用いることで十分な精度を持ってクエンチ検出できることがわかった。また、ピックアップコイルの構造を改良し、コイル保護システム全体のコストを低減できることも示した。本論文では改良した解析手法,設計手法及びそれらの結果について述べる。
高橋 良和; 吉田 清; 名原 啓博; 枝谷 昌博*; Bessette, D.*; Shatil, N.*; Mitchell, N.*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 17(2), p.2426 - 2429, 2007/06
被引用回数：14 パーセンタイル：58.29(Engineering, Electrical & Electronic)ITER-TFコイルは、18個のD型コイルで構成されている。運転電流値は68kA,最大磁場は11.8T,全蓄積エネルギーは約41GJである。導体はNb
Snのケーブル・イン・コンジット(CIC)型で、中心チャンネルを有し、冷却長は約380mである。コイルの性能を十分な精度で予測するために、磁場が高く、温度マージンの小さい部分について、熱流体解析コードを用いて、安定性を解析した。TF巻線部,コイル容器,冷凍機の熱交換器を含む全系の熱流体解析は準3次元モデルのコードVINCENTAで行った。安定性解析は、1次元モデルの熱流体及び電気的解析コードGANDALFを用いて行った。流路の出入口における境界条件はVINCENTAの結果を用いた。素線の機械的動きによる擾乱とプラズマ・ディスラプションによる擾乱の2通りの場合を想定して、安定性解析を行った。その結果、TFコイルは、十分な安定性マージンを有し、安定に運転できることが示された。また、クエンチ時における導体の最高温度を解析した結果、設計基準の150K以下であったので、クエンチしてもコイルは健全であることが確認できた。
吉田 清; 高橋 良和; 飯田 浩正
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.775 - 778, 2006/06
被引用回数：1 パーセンタイル：11.95(Engineering, Electrical & Electronic)ITER超伝導コイルシステムは、18個のTFコイル,6個のPFコイル,6個のCSモジュール,18個の補正コイルから構成される。これらのコイルを安全に最適に運転するには、コイルを広範囲に計測し、制御する装置が必要である。各コイルの電流と冷媒は、電源システムとヘリウム冷凍機から供給され、中央制御装置から制御される。冷凍負荷を平準化するために、コイル内の冷媒のシミュレーションを行って、各冷却ループの流量配分を制御しなければならない。また、超伝導コイルのクエンチを検出して、コイル保護を連動させる装置が独立して必要である。また、各コイルの電気絶縁を監視して、運転に警告を行う必要がある。一方、コイルやフィーダーで使用される計測センサー及び電気絶縁継手,各種共通部品は、統一仕様で一括準備することになっている。本稿ではこの計測制御システムの要求性能と機器仕様を報告する。
高橋 良和; 吉田 清; 名原 啓博; 枝谷 昌博*; Mitchell, N.*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.783 - 786, 2006/06
被引用回数：9 パーセンタイル：46.66(Engineering, Electrical & Electronic)クエンチ時の導体の振舞いを明らかにするため、CSインサートのクエンチ実験を直流及びパルス・モードの条件で行った。その導体は実機CSとほぼ同じ形状とパラメータを有している。導体の長さは約140mである。直流モードにおいて、導体の中央部の磁場の高いところに取付けられた誘導ヒータにより人為的にクエンチを起こした。また、パルス・モードにおいて、CSインサートは0.4-2T/sの掃引速度でクエンチした。これらのクエンチ実験における導体内の電気的及び熱流体的振舞いのシミュレーションを行った結果、実験結果とよく一致した。ITERにおける実機CSのクエンチ検出は、ピックアップ・コイルを用いた電圧法で行う予定である。実験で得られた結果と比較して、その感度やクエンチ時の導体の最高温度について検討した結果、ITER-CSのクエンチ検出システムは十分な検出感度を有することが示された。
吉田 清; 高橋 良和; 礒野 高明; Mitchell, N.*
Fusion Engineering and Design, 75-79, p.241 - 247, 2005/11
被引用回数：10 パーセンタイル：56.74(Nuclear Science & Technology)約50GJの磁気エネルギーを蓄積するITER用超伝導コイル・システムは、核発熱や交流損失などで約23kWの熱が発生する。30本のフィーダーはその発熱を除去するための冷媒と、コイルに電流を供給する。フィーダーは、電源や冷凍機との取合を行うコイル端子箱(CTB),コイルの熱収縮を緩和するS字曲げ導体を収納するクライオスタット貫通部,クライオスタット内のフィーダーなどから構成される。またCTB内には、極低温装置へ電流を供給する電流リードが配置される。電流リードは、冷媒流量制御が容易で、狭い場所での水平配置が可能なガス冷却型電流リードに超臨界圧ヘリウムを供給する方式とした。本報告は、機器配置を最適化するとともに部品構造の改良を行った最新のフィーダー設計を示す。
高橋 良和; 吉田 清; Mitchell, N.*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 15(2), p.1395 - 1398, 2005/06
被引用回数：8 パーセンタイル：43.7(Engineering, Electrical & Electronic)超伝導コイルのクエンチ検出はコイルを保護するために重要かつ不可欠である。ITER中心ソレノイド(CS)においては電圧タップ法と冷媒の流量計法が検討されている。電圧タップ法は応答速度が速いので、クエンチ検出の主たる方法と考えられている。ITER-CSは6個のそれぞれ独立の電流パターンで運転されるパンケーキ巻きモジュールで構成される。パルス運転中の常伝導転移による抵抗性の電圧(常伝導電圧)を検出するため、巻き線部の誘導電圧を打ち消す必要がある。まず打ち消すためのピックアップコイルの形状の最適化を行った。その結果、打ち消された電圧は誘導電圧に比べて非常に小さく(70mV)、十分なクエンチ検出感度が得られた。次に、運転中のCS巻き線部のホットスポット温度(導体の最高温度)を打ち消し電圧の解析とCSモデルコイル(CSMC)のクエンチ実験結果より算出した。得られたホットスポット温度は約144Kで、ITERの設計基準(150K以下)を満足した。これより、コイルはクエンチしても、保護回路により壊れないと考えられる。これらの検討により、十分な検出感度を有するピップアップコイルを用いたITER-CSのクエンチ検出システムを設計することができた。
高橋 良和; 吉田 清; Mitchell, N.*; Bessette, D.*; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 小泉 徳潔; 礒野 高明; 奥野 清
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 14(2), p.1410 - 1413, 2004/06
被引用回数：10 パーセンタイル：48.21(Engineering, Electrical & Electronic)ITERトロイダル磁場(TF)及び中心ソレノイド(CS)コイル用導体は、外径約0.8mmのNbSn超電導素線を約1000本撚線したものを金属製コンジットの中に挿入したCIC型である。その定格電流値は、40-68kAである。CSモデル・コイル計画において開発した2種類のジョイント(ラップ型とバット型)は、その目標性能が通電実験により達成された。TFコイルの場合、D型の巻線部から離れた位置にジョイント部を置くことにより、その最高磁場は2.1Tとなり、巻線部の最高磁場11.8Tに比べて、かなり低減できる。CSコイルのジョイント部は、スペ-スが限られているため巻線部の外周に埋め込み、ジョイント部の最高磁場を3.5Tに抑える。これらのジョイントは、導体巻線部の出口に直列に繋げられ、冷却される。ジョイントの電気抵抗による冷媒の温度上昇を、冷凍機への熱負荷の制限により0.15K以下に設計した。ITER実機コイルの運転条件において実験デ-タをもとに性能を評価し、これらのジョイントがITER実機コイルに適用可能であることを明らかにした。
吉田 清; 高橋 良和; Mitchell, N.*; Bessette, D.*; 久保 博篤*; 杉本 誠; 布谷 嘉彦; 奥野 清
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 14(2), p.1405 - 1409, 2004/06
被引用回数：16 パーセンタイル：59.99(Engineering, Electrical & Electronic)ITER中心ソレノイド(CS)は、半径2mで高さ12mの円筒状の超伝導マグネットで、6個のパンケーキ巻線から構成され、プラズマの形状制御に使用される。6個のパンケーキ巻線は巻線間の圧力を保つために、軸方向に圧縮する構造物で支持される。CS導体はNbSnケーブルとステンレス鋼のコンジットから構成されるケーブル・イン・コンジット導体である。CSモデル・コイルの実験結果を反映させると、運転のマージンを見直す必要があり、さらに大きなケーブル、または電流容量がより大きいケーブルが必要とされた。そこで、超伝導素線にブロンズ法(NbTi)Snを採用するとともに、コンジットに高Mnステンレス鋼を用いることとした。その結果、ケーブルの大きさを抑え、疲労限界以下で設計できることがわかった。また、応力集中の発生しやすいヘリウム冷媒入口の構造の改善,電流口出し部の補強部の見直しを行った。さらに、6個のモジュールを締付ける構造物を、9分割にすることにより、冷却配管の応力を低減した。以上の改良を施したCSコイルはITERの要求性能をすべて満足する見通しが得られた。
下村 安夫; 常松 俊秀; 山本 新; 丸山 創; 溝口 忠憲*; 高橋 良和; 吉田 清; 喜多村 和憲*; 伊尾木 公裕*; 井上 多加志; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 78(Suppl.), 224 Pages, 2002/01
日本,米国,欧州,ロシアの4極の協定に基づき、1992年7月に開始されたITER工学設計活動(ITER-EDA)は、ITER建設の判断に必要な技術的準備を整え、2001年7月に9年間の活動を完了した。本件は、ITER工学設計活動において完成された最終設計報告書の物理及び工学設計の成果を簡潔にまとめたものである。
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：68.9(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 NbSn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。
Sn超電導線の高性能化及び大型化礒野 高明; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 杉本 誠; 吉田 清; 西 正孝; 高橋 良和; 安藤 俊就; 辻 博史; 島本 進*
電気学会論文誌,B, 119(11), p.1263 - 1269, 1999/00
ITERの工学設計活動で行った高性能のNbSn素線開発とその大型導体化について紹介する。特に、高性能NbSn素線開発では、従来に比べ、臨界電流密度では1.5倍、ヒステリシス損失では1/5といった大幅な性能向上を果たし、ITER仕様であるJc 550A/mm
以上(12T,4.2K)、ヒステリシス損失200mJ/cm
以下(
3T)を満たす素線を量産することに成功した。ここでは主として素線開発方法について紹介する。
高橋 良和; 吉田 清; 辻 博史; 森田 裕*; 和田山 芳英*; 堀田 好寿*; 高力 勝男*; 村田 康彦*; 高橋 龍吉*; 浅野 克彦*; et al.
Proc. of 16th Int. Cryogenic Engineering Conf. /Int. Cryogenic Materials Conf., 0, p.811 - 814, 1996/00
核融合実験炉用大型超電導コイルを目標とした機械的強度及び電気絶縁特性に優れた強制冷凍超電導コイルを製作し、通電試験を行った。本コイルの導体は、内側の第1コンジットにより気密を保持し、外側の第2コンジットにより機械的強度を分担する2重構造である。本コンジットは、2個のダブル・パンケーキで構成され、外径1.1m、重量150kgである。冷却試験においては、コイルは約100時間で、超電導転移が観測された。通電試験においては、定格10kAまで、クエンチすることなく通電することができた。パラメータ内の接続は、バット型接続を採用し、10kA通電時、1m
以下という低い抵抗値であった。
杉本 誠; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 高橋 良和; 西 正孝; 奥野 清; 吉田 清; 中嶋 秀夫; 安藤 俊就; 細野 史一*; et al.
IEEE Transactions on Magnetics, 30(4), p.2042 - 2045, 1994/07
被引用回数：1 パーセンタイル：24.71(Engineering, Electrical & Electronic)原研では、これまで次期核融合装置のトロイダル・コイル用の導体開発を1988年より行ってきた。これらの導体のうち、ホロー型導体とディスク型導体でフェニックス用サンプルを製作し、その実験を1992年秋に行った。フェニックス試験装置は米国ローレンス・リバモア研究所が所有する、大型超電導導体の特性試験のための装置である。この装置を用いて上記のサンプルの臨界電流、分流開始温度、安定性を高磁場(12T)で測定した。これらの結果について報告する。
Sn demo poloidal coil(DPC-EX)安藤 俊就; 中嶋 秀夫; 佐々木 知之*; 檜山 忠雄; 高橋 良和; 西 正孝; 吉田 清; 奥野 清; 加藤 崇; 杉本 誠; et al.
Advances in Cryogenic Engineering, Vol.39, 0, p.335 - 341, 1994/00
超電導ポロイダル・コイルの開発の一環として製作されたニオブ・スズ導体を用いた実証ポロイダル・コイル(DPC-EX)の第2回目の実験が行われた。その結果、掃引速度試験、サイクリック試験で多くの貴重なデータが得られたので紹介する。
Sn superconducting coils in JAERI Demo Poloidal Coil Project奥野 清; 高橋 良和; 辻 博史; 安藤 俊就; 西 正孝; 吉田 清; 杉本 誠; 小泉 徳潔; 細野 史一*; 島田 守*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 3(1), p.602 - 605, 1993/03
被引用回数：5 パーセンタイル：50.21(Engineering, Electrical & Electronic)原研では昭和60年度から実証ポロイダル・コイル計画を遂行しているが、この計画ではこれまでに4個の大型ニオブスズ導体で製作されたコイルを実験・評価してきた。これらのコイルは設計上、それぞれ固有の特徴を有し、それ由、ACロスの特性も大きく異なっている。この観点から実験データを解析し、核融合炉用超電導マグネットの設計へ役立てる。
高橋 良和; 小泉 徳潔; 和田山 芳英*; 奥野 清; 西 正孝; 礒野 高明; 吉田 清; 杉本 誠; 加藤 崇; 佐々木 知之*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 3(1), p.610 - 613, 1993/03
被引用回数：12 パーセンタイル：69.71(Engineering, Electrical & Electronic)30kA NbTi実証ポロイダル・コイル(DPC-U)は、13kA近傍において、不安定性を示す。この不安定性の原因を解明するために、安定性及び電流分布の実験を行った。その結果、導体を構成している486本の素線の電流分布の不均一性により安定性が設計値(電流分布が均一)より低下したことが原因であることが、示された。これを解決するために、素線の表面をフォルマールからクロムに変更した。これにより電流の均一化をはかると同時に、交流損失を増大しないことが期待できる。
細野 史一*; 杉本 誠; 塚本 英雄*; 押切 雅幸*; 塙 博美*; 関 秀一*; 佐々木 知之*; 小泉 徳潔; 礒野 高明; 高橋 良和; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 3(1), p.535 - 538, 1993/03
被引用回数：1 パーセンタイル：23.77(Engineering, Electrical & Electronic)TMPは、ITER/FER用トロイダル磁場コイルへの適用を目指して開発が進められた。トロイダル磁場コイルは、CSコイルと同様にプラズマディスラプションの観点からACロスを低減することが重要な課題となる。TMPは、ホロー型強制冷凍導体が用いられ、素線は、フィラメント径4
mのブロンズ泡NbSmを用いた。これは、ヒステリシス損失を低減することを目的としている。また、安定化材は、渦電流損失を低減するために、12分割した。ただし、この導体の場合、カップリングロスは大きいことが予想されるので、十分な調査が必要となる。TMPのACロス測定及び解析の結果、有効フィラメント径4m(フィラメント径と等しい値)及び損失時定数~1secであることが分った。この損失時定数は、バンドル導体のものと比較して大きな値である。
小野 通隆*; 和智 良裕*; 嶋田 守*; 真田 芳直*; 向 博志*; 浜島 高太郎*; 藤岡 勉*; 西 正孝; 辻 博史; 安藤 俊就; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 3(1), p.480 - 483, 1993/03
被引用回数：4 パーセンタイル：45.56(Engineering, Electrical & Electronic)核融合炉用超電導コイル開発を目的として東芝と原研が共同研究で開発した高電流密度・大型・高磁界・大電流・高剛性の強制冷凍型NbSn超電導コイル(DPC-TJ)の通電励磁実験結果について報告する。本実験結果により、大型超電導コイルの高電流密度化の可能性が実証された。
山本 惠一*; 吉田 清; 保川 幸雄*; 塚本 英雄*; 佐々木 崇*; 奥野 清; 西 正孝; 小泉 徳潔; 礒野 高明; 杉本 誠; et al.
Proc. of the 17th Symp. on Fusion Technology, 0, p.971 - 975, 1993/00
ITER用超電導磁石の開発を目的としてCSモデルコイルが計画され設計が進められている。CSモデルコイルはボア径2mで、実機で要求されるBmax=13T、磁場変化2T/sを満足するコイルの開発を目的としている。CSモデルコイルの設計を中心に、解析結果等を含めて発表する。
