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Sn strands under strain-applied conditions布谷 嘉彦; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 濱田 一弥; 松井 邦浩; 名原 啓博; 奥野 清
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.1055 - 1058, 2008/06
被引用回数：22 パーセンタイル：70.64(Engineering, Electrical & Electronic)原子力機構はITER TFコイル用Nb
Sn超伝導線の開発を行った。温度4.2Kと磁場12Tにおいてのブロンズ法及び内部拡散法の製法による臨界電流密度がそれぞれ790A/mm
以上及び980A/mm以上で、またヒステレシス損失が
3Tの変動磁場において770mJ/cc以下となり、ITERの要求仕様を満たした。ITERの運転では、これらの超伝導線は外部からのひずみを受ける。このため、超伝導性能のひずみ依存性を測定することが重要である。そこで、ひずみ特性を測定する装置を新たに開発した。本装置では、素線を取り付け固定する治具として、超伝導線の長手方向に均一なひずみが印可できる馬蹄形状を用いることを特徴とする。ITER TFコイルの設計上の運転条件は、0.77
の圧縮ひずみ,磁場11.3T、及び温度5.7Kであり、本条件での、ブロンズ法超伝導素線の臨界電流値は約92Aと測定された。これはITERの要求性能よりも約20高性能である。開発したNbSn超伝導素線の特性の詳細を報告する。
木津 要; 土屋 勝彦; 吉田 清; 枝谷 昌博; 市毛 寿一*; 玉井 広史; 松川 誠; della Corte, A.*; Di Zenobio, A.*; Muzzi, L.*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.212 - 215, 2008/06
被引用回数：19 パーセンタイル：67.07(Engineering, Electrical & Electronic)JT60SAの中心ソレノイド(CS), 平衡磁場(EF)コイルの最大経験磁場と最大電流値は、それぞれ9T-20kA, 6.2T-20kAである。CS導体は、JK2LB鋼コンジットのNbSn導体である。また、EF導体はSS316LN鋼コンジットのNbTi導体である。CS, EFコイルはパルス運転するコイルであり、熱負荷として交流損失が大きい。また、一部のEFコイルには、遮蔽性能が低いポート部を突き抜けてくる中性子による核発熱が存在する。さらに、ディスラプション時にも大きな交流損失が発生する。そこで、両導体には、圧力損失の低減と、大きな熱負荷に対して十分な温度マージンを確保するために、ケーブル内に中心スパイラルを導入した。また、以上の熱負荷が同時に発生した場合でも導体の温度が分流開始温度(Tcs)以下であることが必要であるが、熱負荷,経験磁場の分布は時間とともに大きく変化するため、1次元熱流体解析コードを用いて、運転温度と、最小クエンチエネルギーの解析を行った。その結果、これらのコイルは、想定される運転条件に対し、十分なTcsマージンと安定性を有することがわかった。
Pizzuto, A.*; Semeraro, L.*; Zani, L.*; Bayetti, P.*; Cucchiaro, A.*; Decool, P.*; della Corte, A.*; Di Zenobio, A.*; Dolgetta, N.*; Duchateau, J. L.*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.505 - 508, 2008/06
被引用回数：17 パーセンタイル：64.34(Engineering, Electrical & Electronic)日本とEUとの間の、幅広いアプローチ協定に基づき、ITERのサテライトトカマク装置として、JT-60を完全超伝導トカマクである、JT-60 Super Advanced(JT-60SA)に改修する。JT-60SAのトロイダル磁場(TF)コイルは、18個のD型コイルにより構成され、すべてのTFコイルはEUが製作を行い、日本へ提供される。TFコイルはおもに、超伝導導体,コイル巻き線,ジョイント,コイルケース,電流リードなどから構成される。JT-60SAのミッションを達成するための要求性能に適合するように、日欧で導体設計,機械設計をはじめとする、さまざまな設計基準について議論を行い、これらを決定した。そして、これらの設計基準に基づき、日欧で、TFコイルシステムの概念設計と性能解析を進め、概念設計が終了した。
土屋 勝彦; 鈴木 優; 木津 要; 吉田 清; 玉井 広史; 松川 誠; Dolgetta, N.*; Portafaix, C.*; Zani, L.*; Pizzuto, A.*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.208 - 211, 2008/06
被引用回数：7 パーセンタイル：42.45(Engineering, Electrical & Electronic)JT-60SA装置における超伝導マグネットシステムは、18個のトロイダル磁場(TF)コイル,7個のプラズマ平衡磁場(EF)コイル、そして4つのモジュールから成るセントラルソレノイド(CS)の各コイル系より構成され、TFコイルについては欧州が、EFコイルとCSについては日本が、それぞれ設計と製作を担当する。本講演では、各極で進められているマグネットシステムの設計活動の進捗状況について、応力解析の結果を中心に報告する。CSについては、導体のジャケット材にJK2LBを採用し、タイプレートを介して巻線全体を上下から挟むプレコンプレス構造の簡素化を図っているが、本解析によって、タイプレートをさらに軽量化できる見通しがついた。また、ジャケット材に発生する応力も、想定している18000サイクルの運転に耐えられることが明らかになった。その他のコンポーネントとして、TFコイルの支持脚並びにTFコイルケース上に設置されるEFコイル支持構造などについても評価し、現設計が成立すること、特にEFコイルについては減量化が可能であることを明らかにした。
吉田 清; 木津 要; 土屋 勝彦; 玉井 広史; 松川 誠; 菊池 満; della Corte, A.*; Muzzi, L.*; Turt
, S.*; Di Zenobio, A.*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.441 - 446, 2008/06
被引用回数：23 パーセンタイル：71.77(Engineering, Electrical & Electronic)国際熱核融合実験炉(ITER)のサテライトトカマク装置として、現在のJT-60のトカマク本体を超伝導化する装置JT-60SAが、日本とEU間の共同プロジェクト「幅広いアプローチ」の中の「サテライトトカマク」プロジェクトとして合意された。JT-60SAで使用する超伝導コイルは18個のトロイダル磁場(TF)コイル,4個の中心ソレノイド(CS)モジュール,7個の平衡磁界(EF)コイルから構成される。TF容器は、TF巻線を収納するほか、すべてのコイルの荷重を支持する主要な構造体である。4個のCSモジュールは、タイプレートで一体化して、板バネでTF容器に取り付けられる。EFコイルはそれぞれが板バネでTF容器に取付けられる。CSの最大磁界は9TのためNbSn素線を用い、TFとEFコイルの最大磁界は6.5T以下であるのでNbTiを採用する。本論文は、JT-60SA用超伝導コイルの要求性能,使用環境と概念設計の概要について示す。
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：61.02(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。
Sn conductors for ITER toroidal field coils高橋 良和; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 名原 啓博; 辺見 努; 押切 雅幸; 宇野 康弘*; 奥野 清; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.471 - 474, 2008/06
被引用回数：16 パーセンタイル：62.77(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である。導体はNbSn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、単長は約800mである。撚線は、外径が0.82mmのNbSn素線900本と銅線522本で構成されている。製作された導体の性能を評価するために、長さ約3.5mの実寸導体を用いて、コイル運転条件における超伝導性能を測定した。サンプル導体は、ブロンズ法と内部拡散法の2種類のNbSn素線が用いられ、それぞれボイド率が29%と33%の2レベルで、合計4本の導体が試験された。試験の結果、最高磁場11.8T,電流値68kAにおける分流開始温度は、ブロンズ法で6.5-6.7K、内部拡散法で5.7-5.9Kであった。ボイド率の小さい方が0.1-0.2K程度高い温度を示した。どちらも、設計温度5.7K以上であることが確認できた。また、素線の超伝導特性と比較すると、素線に加わった歪みは約-0.7%であった。この値は妥当なものと考えられる。
Zani, L.*; Pizzuto, A.*; Semeraro, L.*; Ciazynski, D.*; Cucchiaro, A.*; Decool, P.*; della Corte, A.*; Di Zenobio, A.*; Dolgetta, N.*; Duchateau, J. L.*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.216 - 219, 2008/06
被引用回数：4 パーセンタイル：30.89(Engineering, Electrical & Electronic)幅広いアプローチ活動のフレームワークの下で、EUと日本がJT-60U装置を超伝導化するJT-60SA計画を決定した。このうち、全部で18個からなるトロイダル磁場コイルはEUが担当することとなり、フランス,イタリア,ドイツのメーカから調達される。EUは、設計・製作及び輸送までを、責任を持って行う。本論文では、TFコイルの主要な技術定格について、これまでの設計活動から得られた結果から包括的に発表する。導体形状はケーブルインコンジットであり、巻き線はダブルパンケーキである。これらは運転中の機械的剛性を高めるためのものである。超伝導導体に関する内部構造、すなわち超伝導特性,撚り線パターン,ボイド率,ジャケット構造,ジョイント構造、及びコイルケースなどの外部構造の仕様が示される。圧力,温度,ヘリウムガス流量などの運転パラメータにも言及する。さらに、これら設計仕様の確定に使用した解析技術について議論し、将来計画についても述べる。
Sn strand in CIC conductor村上 陽之*; 石山 敦士*; 植田 浩史*; 小泉 徳潔; 奥野 清
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.1051 - 1054, 2008/06
被引用回数：2 パーセンタイル：20.19(Engineering, Electrical & Electronic)大型超伝導導体では、電磁力による素線の波状変形によって臨界電流性能が劣化する。この機構を解明するために、解析コードを開発した。しかし、解析結果は、単一素線に波状変形を加えた実験結果を精度よく模擬することができなかった。そこで、素線の弾塑性変形を考慮し、加えてフィラメント間のコンダクタンスの詳細評価を実施した。この結果、解析の精度を改善することができた。そこで、改良したコードを用いて、臨界電流値のバリア厚さ,ブロンズのRRR、及びツイスト・ピッチの依存性を評価した。その結果、バリア厚さを厚くすることで劣化を低減できること,ブロンズのRRR,ツイスト・ピッチは影響が小さいことがわかった。
神谷 潤一郎; 金正 倫計; 倉持 勝也; 高柳 智弘; 竹田 修; 植野 智晶; 渡辺 真朗; 山本 風海; 山崎 良雄; 吉本 政弘
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.293 - 296, 2008/06
被引用回数：3 パーセンタイル：26.1(Engineering, Electrical & Electronic)キッカー電磁石はJ-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)の出射部に設置され、3GeVまで加速された陽子ビームを下流ビームラインへ蹴り出す役割を持っている。キッカー電磁石に印加される電圧は30kVと高いことから、電磁石自体は真空中に設置される。真空中での磁場分布測定は非常に困難なことから、今回、大気中で定格の1/3の印加電圧で、磁場分布測定を行った。3軸ステージに取り付けられたショートサーチコイルを用いて、電磁石のアパーチャーを網羅して磁場分布を測定した。8台の電磁石すべてにおいて測定を行い、結果の比較を報告する。また、真空中での定格運転について、真空度及びアウトガスのスペクトルをモニターしながらエージング運転を行うことで、放電を抑え安定した運転ができるようになったので合せて報告する。
達本 衡輝; 白井 康之*; 畑 幸一*; 加藤 崇; 麻生 智一; 大都 起一; 塩津 正博*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.1483 - 1486, 2008/06
被引用回数：5 パーセンタイル：34.99(Engineering, Electrical & Electronic)液体水素の強制対流熱伝達に関する知見は、低温水素を用いる中性子源用モデレータ及びMgB
超伝導マグネットの冷却設計に重要である。複雑な冷却流路内の熱流動現象を詳細に把握し、最適な設計をするためには、流体解析コードの使用が不可欠である。本研究では、まず、水平円管内における液体窒素の強制対流熱流動解析を汎用の熱流体解析コード(STAR-CD)を用いて行い、同一条件下における著者らの実験結果と比較した。乱流モデルには低レイノルズ型
モデルを用いた。解析結果は、レイノルズ数が
以上で実験とよく一致することがわかった。レイノルズ数が以下では、解析結果は実験結果より低くなった。水平円管の場合、レイノルズ数が2
以下で浮力の影響が現れることが、解析により明らかになった。
高柳 智弘; 金澤 謙一郎; 植野 智晶; 染谷 宏彦*; 原田 寛之*; 入江 吉郎; 金正 倫計; 山崎 良成; 吉本 政弘; 神谷 潤一郎; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.306 - 309, 2008/06
被引用回数：10 パーセンタイル：50.78(Engineering, Electrical & Electronic)J-PARC 3GeV RCSにおけるシフトバンプ電磁石は、4台を組合せて「入射ビーム軌道」を生成し、周回ビームと入射ビームを合流する。4台の電磁石は直列に接続されているため安定した軌道を生成することができるが、各々の電磁石や近接するQ電磁石の磁場干渉を受けるため、4台の磁場を積分した値が理想とするゼロにはならない。そのため、シフトバンプ電磁石の上下鉄心コアの間に調整用の0.3mm厚の絶縁材のスペーサーを入れ、発生する磁場を調整した。これにより、2358Gauss-cmあった積分磁場を-71.6Gauss-cmまで減少させることができ、ビームの軌道からのズレを6mmから1mm以下にすることができた。
高柳 智弘; 金澤 謙一郎; 植野 智晶; 染谷 宏彦*; 原田 寛之*; 入江 吉郎; 金正 倫計; 山崎 良成; 吉本 政弘; 神谷 潤一郎; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.310 - 313, 2008/06
被引用回数：2 パーセンタイル：20.19(Engineering, Electrical & Electronic)J-PARC 3GeV RCSにおけるペイント入射システムは、水平ペイントバンプ電磁石4台と垂直ペイント電磁石2台で構成されている。各々のペイント電磁石の電源は、ペインティング入射期間である0.5msecの間に、高速、かつ高精度で電流パターンを制御する必要がある。水平ペイントバンプ電磁石1の電源に関しては、17.6kAからゼロまでに任意の波形で設定したパターンに対し、1%以下の高精度な制御を行う。その波形出力を可能とするため、素周波数が50kHzのIGBTを組合せ、運転周波数600kHzとしたチョッパ電源で制御を行った。ペイント電磁石の磁場測定と電源制御試験を行い、要求されている性能を満足していることを確認した。
吉本 政弘; 植野 智晶; 富樫 智人; 竹田 修; 金澤 謙一郎; 渡辺 真朗; 山崎 良雄; 神谷 潤一郎; 高柳 智弘; 倉持 勝也; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.297 - 300, 2008/06
被引用回数：4 パーセンタイル：30.89(Engineering, Electrical & Electronic)There are seven septum magnets for the beam injection and extraction at the RCS in J-PARC. In design of the septum magnets, the most important is that the magnetic leakage field outside the septum will disappear, but it is difficult in fact. In order to reduce the leakage field from the septum magnets at the beam orbit in the ring, the silicon steel sheets are set at the outside of the septum magnets as the magnetic shields. However sufficient spaces to set the thick magnetic shields are not securable at the divergent duct areas. Therefore the vacuum chambers are made by the magnetic stainless steel and the leakage fields in the chambers can be reduced. As results of the 3D field calculations by TOSCA, the magnetic leakage field can be suppressed to a few Gauss or less.
吉本 政弘; 植野 智晶; 富樫 智人; 豊川 良治; 竹田 修; 渡辺 真朗; 山崎 良雄; 山本 風海; 神谷 潤一郎; 高柳 智弘; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.301 - 305, 2008/06
被引用回数：1 パーセンタイル：12.89(Engineering, Electrical & Electronic)DC magnets are installed for beam injection and extraction at the RCS ring in J-PARC. The four steering magnets and two septum magnets are installed at injection line in order to adjust the beam injection point. A quadratic magnet, two steering magnet and two septum magnets are installed at dump line for the part of the beam with their charge not changed from H
to H
at the charge stripping foil. Two deflecting magnets to kick out the beam without exciting the kicker magnets and three septum magnets are installed at the extraction line. Up to now, the development of the DC magnets has been finished and the field measurements are being carried out by using the 3 dimensional hole-probe with 3-axias stage and the harmonic rotating coil.
