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Sn素線の曲げ歪印加時の断面観察伴野 信哉*; 竹内 孝夫*; 小泉 徳潔; 奥野 清
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ITERモデル・コイルの試験の結果から、電磁力によって導体の臨界連流性能が劣化することが観測されており、その原因として、素線の局所的な曲げが考えられている。そこで、実験的に、NbSn素線の臨界電流値の曲げによる劣化特性が測定された。これに対して、古典的な解析モデルの適用及び有限要素法を用いた数値解析等が実施され、試験結果を説明することが試みられたが、これまでに十分に説明することができていない。そこで、ITER用に開発された種々のNbSn素線の断面のSEM観察を行い、断面構成やフィラメントの結合状況,クラック発生が臨界電流値の曲げ歪み依存性に与える影響を検討した。その結果、フィラメントにクラックの発生が観測され、また、クラックが多い素線ほど曲げによる臨界電流値の低下が大きくなる傾向が観測された。
中嶋 秀夫; 新見 健一郎; 大森 順次; 高野 克敏; 河野 勝己; 堤 史明; 濱田 一弥; 奥野 清
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日本原子力研究開発機構(原子力機構)は、国際熱核融合実験炉(ITER)の建設において、トロイダル磁場コイル(TFコイル)の構造物全量の製作を分担する。TFコイル構造物の品質を確保するには、構造規格に従った製作が求められるが、超伝導コイルの製作を規定した構造規格は存在しない。このため、原子力機構は、TFコイル構造物の製作で使用することを目的として、日本機械学会・発電設備規格委員会で策定を進めている超伝導マグネット構造規格の開発に協力してきた。この規格は一般要求事項,材料,設計,製作,非破壊試験,耐圧・漏れ試験,用語で構成され、「日本機械学会核融合設備規格超伝導マグネット構造規格(2008年版)」として平成20年末には発行される見通しであり、原子力機構は、この規格をITER
TFコイル構造物の製作で使用する予定である。本規格には、これまでに原子力機構が実施した超伝導コイルの開発成果が活かされており、超伝導マグネットの特徴を考慮した規格となっている。本講演では、この構造規格開発の経緯と規格の特徴を紹介するとともに、TFコイル製作の今後の計画について報告する。
高橋 良和; 布谷 嘉彦; 濱田 一弥; 名原 啓博; 松井 邦浩; 押切 雅幸; 河野 勝己; 辺見 努; 堤 史明; 宇野 康弘*; et al.
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ITER計画において、ITER機構が正式に発足して最初の調達取決めとなるITER機構と日本原子力研究開発機構との間で「TFコイル用超伝導導体の調達取決め」が2007年11月28日に締結された。これにより、2008年3月には各メーカーとの契約を結び、日本における導体の製作を本格的に開始した。導体製作などの最近の進捗状況を報告する。また、原子力機構において、ITERポロイダル磁場(PF)インサート・コイルの試験が2008年5月から8月まで行われた。PFインサート・コイルはフルサイズの導体を約50m用いて、1層のソレノイド状に巻いたものである。その直径と高さは、それぞれ約1.5mと1mである。導体の定格運転電流値は、磁場6T及び温度5Kにおいて、45kAである。主要な試験項目は分流開始温度,臨界電流値及び交流損失の測定である。これらの試験結果を報告する。
松井 邦浩; 辺見 努; 小泉 徳潔; 礒野 高明; 宇野 康弘*; 高橋 良和; 奥野 清
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原子力機構では、ITERのTFコイル用導体の性能を確認するために通電試験を実施した。通電試験後、導体のジャケットの残留歪を測定した結果、残留歪は導体長手方向に不均一に分布していることが明らかとなった。また、導体内部の撚線の状況を確認するためにX線CT検査を実施した結果、高磁場領域の撚線は電磁力方向に約0.8mm偏っていることが確認できた。本件では、これらの検査結果を報告する。
辺見 努; 松井 邦浩; 長谷 隆司*; 小泉 徳潔; 高橋 良和; 奥野 清; 鈴木 裕士; Harjo, S.; 相澤 一也; 土屋 佳則*; et al.
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原子力機構はITER中心ソレノイド(CS)用導体の調達を担当する。2009年度からCS導体の調達活動を開始するため、スイスのローザンヌ工科大学プラズマ物理研究センター(CRPP)が所有する実規模導体臨界電流試験装置(SULTAN)を用いて導体性能を実証する必要がある。現在、そのためのサンプル製作を進めている。本報告では、試験サンプルの設計及び製作の前に実施したジョイント試作の結果を報告する。また、導体性能を正確に測定するためには、導体の残留歪を管理することが要求される。これまで、TF導体では、薄肉ジャケットであるため、ジャケットの歪を解放法により測定することができたが、CS導体では、ジャケットが厚くなり、これを適用することが困難である。そこで、中性子回折による歪測定を適用し、超伝導体の歪を直接測定することを検討している。本報告では、この計画についても報告する。
町屋 修太郎*; 長村 光造*; 辺見 努; 松井 邦浩; 鈴木 裕士; 土屋 佳則*
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ITER用ケーブルインコンジット導体(CICC)について、中性子ひずみ評価について検討を行ったので報告する。ITER用CICCは現在サルタンで試験が行われており、切断することでマクロな方法で残留ひずみの推定が行われているが、直接超伝導相であるNbSnのひずみを非破壊的に測定する手法は今までなかった。本報告では、サルタンで試験を行い、その後切断された導体で、高磁場部と低磁場での残留ひずみの比較検討を行った。
土屋 勝彦; 木津 要; 村上 陽之; 淺川 修二; 倉持 勝也; 吉田 清
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JT-60SA装置における中心ソレノイドは、4つの巻線モジュールから成り、それらを9組のタイプレートによって巻線群を挟み込んで一体化され、最終的にトロイダル磁場コイル群の頭頂部から吊り下げて固定される。中心ソレノイドの運転時には、巻線とタイプレート間の熱収縮差や電磁力荷重によってギャップが生じるが、これをキャンセルするために荷重をかけておく必要がある。そこで、「焼きばめ」を想定した方法を三次元FEMモデルを用いて模擬し、その量を求めた結果、支持構造を85K分加熱した状態で「焼きばめ」を行えば、ギャップが生じないことがわかった。これを室温時に巻線にかかる鉛直圧力で評価すると、23.2MPaとなり、機械的にこれに相当する荷重を与えれば同じ効果となる。また、これを考慮したうえで、導体ジャケットに生じる応力について、詳細モデルを用いて評価した結果、十分な強度のあることが確認できた。さらに、中心ソレノイド全体を支持する支持構造について、最も厳しい電磁力条件のもとで応力を評価した結果、現設計における支持構造は十分な機械的強度を持っていることがわかった。
村上 陽之; 木津 要; 土屋 勝彦; 吉田 清; 松川 誠
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超伝導コイルを保護するために、クエンチ検出は重要な課題となる。JT-60SAの中心ソレノイド及び平衡磁場コイルでは、常伝導転移によって発生する抵抗性電圧を電圧タップにより測定し、クエンチ検出する方法を採用している。この時巻線部に発生する誘導電圧はピックアップコイルを用いて打ち消し、抵抗性電圧のみを検出する。中心ソレノイドは導体が角型であるため、ピックアップコイルを導体に沿わせる方法は、電磁力で角部においてピックアップコイルが破断する可能性が大きい。そこで、円盤状のピックアップコイルをパンケーキの間に取り付ける方法を検討した。ピックアップコイルの形状,ターン数,配置場所などを調整し、検出感度の最適化を図った。その結果、誤差電圧を小さく抑えることが可能になり、円盤状のピックアップコイルは中心ソレノイドのクエンチ検出に有効であることがわかった。
吉田 清; 土屋 勝彦; 木津 要; 村上 陽之; 星 亮; 米田 昌生*; 松川 誠
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原子力機構のJT-60のトカマク本体を超伝導化する計画は、日本とEU間の共同プロジェクト「サテライトトカマク装置(JT-60SA)」として推進されている。プラズマ運転領域と各コイルへの要求性能を最適化したトロイダル磁場コイルとポロイダル磁場コイルの最終設計案が決定し、超伝導コイルの詳細設計を行った。ポロイダル磁場コイルは中心ソレノイド(CS)と平衡磁場(EF)コイルから構成され、それらの超伝導導体の製作が2008年4月から開始された。
達本 衡輝; 麻生 智一; 大都 起一; 加藤 崇; 長谷川 勝一; 上原 聡明; 櫻山 久志; 川上 善彦
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J-PARCの核破砕中性子源では、1MW級の陽子ビームによる核破砕反応によって発生した高速中性子を超臨界圧水素(1.5MPa, 20K)によって冷中性子に減速させるための低温水素システムを製作した。昨年の12月から4月までの試運転により、各機器の性能を確認し、かつ、低温水素システムの安定な運転方法を確立した。本年5月30日午後2時25分、陽子ビームが中性子源の水銀ターゲットに入射され、J-PARCで初めての核破砕パルス中性子の発生に成功した。本講演では、低温水素システムの初期冷却試験とその試験結果について報告する。
SnフィラメントのEBSD分析竹内 孝夫*; 伴野 信哉*; 飯嶋 安男*; 土屋 清澄*; 小泉 徳潔
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NbAlの結晶粒径を測定するために電子後方散乱回折(EBSD)法が使用されるが、その妥当性が検証されていない。そこで、結晶粒径を引張破断面から容易に評価できるNbSnに対して、EBSD法を適用し、その妥当性を検討した。試験の結果、EBSD法と引張破断面から評価した結晶粒径は、比較的よく一致し、EBSD法の妥当性を検証できた。