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小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; 奥野 清
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.831 - 834, 2006/06
被引用回数：24 パーセンタイル：70.73(Engineering, Electrical & Electronic)ITERモデル・コイル試験で、大型Nb
Snケーブル・イン・コンジット(CIC)導体に、臨界電流値(Ic)とn値の劣化が観測された。また、この劣化は、電磁力が大きくなる程大きくなった。他方、NbAl導体を使用したCIC導体では、劣化は観測されなかった。これらの結果を説明するために、素線の試験結果をもとにした新たに解析モデルを考案した。本モデルでは、個々の素線の横荷重によるIcとn値の劣化を測定し、静水圧モデルを仮定して導体断面内の横荷重を求め、これらの結果から、導体内の個々の素線のIcとn値を評価し、その結果として、導体のIcとn値を求める。解析の結果、NbSn導体では、電磁力が積分され、素線に加わる横荷重が最大となる低磁場側から常伝導転移が起こり、その結果として、Icとn値の大幅な劣化が起こることがわかった。他方、NbAl導体では、常伝導転移は高磁場側から起こり、そこでは、横荷重は小さいため、素線の劣化が小さく、結果として、導体のIc, n値の劣化が無いことが模擬できた。以上より、新たに開発したモデルの妥当性が検証できた。
Alインサート・コイルの臨界電流性能評価小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; 高安 真*; 杉本 誠; 名原 啓博; 押切 雅幸*; CSモデル・コイル実験グループ
低温工学, 38(8), p.399 - 409, 2003/08
トロイダル磁場コイルへのNbAl導体とReact-and-wind法の適用性を実証するために、NbAlインサート・コイルを開発した。本コイルの導体には、熱処理後0.4%の曲げ歪を印可した。臨界電流値試験の結果、NbAlインサート・コイル導体の素線に加わった実効歪は、素線とコンジットの熱歪差に起因する成分が-0.4%、導体の曲げに起因する成分がほぼゼロと評価できた。後者は、予想よりも小さかったが、NbAl導体を用いたReact-and-wind法の適用性を実証するとともに、NbSnコイルへのReact-and-wind法の適用性も示唆した。さらに、NbAlインサート・コイル導体と同規模のNbSn導体では、電磁力が増加するに従って臨界電流値が低下する現象が観測されたが、NbAlインサート・コイルでは、このような予想外の臨界電流性能の劣化は観測されなかった。これは、NbAl線の剛性が高い、及びその臨界電流値の歪に対する低下度が小さいためと考えられた。これは、NbAl導体が、高磁場、大電流応用に適していることを示す。また、導体内の電流分布について解析し、その臨界電流値の評価への影響を考察した。その結果、本影響が小さいことを明らかにした。
礒野 高明; 布谷 嘉彦; 安藤 俊就*; 奥野 清; 小野 通隆*; 尾崎 章*; 小泉 勉*; 大谷 望*; 長谷川 隆代*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 13(2), p.1512 - 1515, 2003/06
被引用回数：21 パーセンタイル：67.71(Engineering, Electrical & Electronic)原研では、実証炉での適用を目指して高温超伝導を用いた大型導体の開発を行っている。高温超伝導は、実証炉で要求される16T以上の強磁場を発生することが可能である。16T,4.2Kでは現在最も性能が良い銀合金シース型Bi2212丸線を用い、10kA,12T導体の試作を開始した。導体は、直径は34mmで、729本の撚線である。動作温度は、4Kだけではなく20Kでも設計しており、サンプルは間接冷却で、導体表面はハンダで固めている。これは、20Kでは超臨界圧ヘリウムの比熱とほぼ同等となる鉛の比熱を利用するためである。導体試験の結果、大型高温超電導導体の製作性の実証と、12T,約12.5Kでの10kA通電が成功し、高温超伝導の核融合応用への可能性を実証できた。
布谷 嘉彦; 礒野 高明; 杉本 誠; 高橋 良和; 西島 元*; 松井 邦浩; 小泉 徳潔; 安藤 俊就*; 奥野 清
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 13(2), p.1404 - 1407, 2003/06
被引用回数：10 パーセンタイル：49.37(Engineering, Electrical & Electronic)ITER中心ソレノイド・インサートコイルの臨界電流値(
)及び分流開始温度(
)の解析を行った。本コイルはNb
Sn製の超伝導コイルであり、ITER中心ソレノイドモデル・コイルを使用して実験を行った。及び測定中に超伝導導体に発生するノーマル電圧の挙動は、特に本コイル導体のように1000本以上の超伝導線から構成されている大型導体の場合はよくわかっていない。本コイルの電圧発生挙動の詳細な解析により、導体長手方向の電界の導体断面内での平均が、素線の長手方向におけるコイル長に渡る平均電界と等しくなることがわかった。この平均電界をコイル長で積分したものを実験では電圧タップにより測定している。これは導体の撚りピッチが導体長手方向の磁場変化の度合いに比べ、今回の場合、十分小さいことから成り立つ。本研究により、電圧発生挙動を理解でき、大型導体を用いたコイルの設計に重要な特性である及びの値を導体を構成する素線の性能から予想できる。
Al cable-in-conduit conductor小泉 徳潔; 高橋 良和; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 安藤 俊就; 辻 博史; 奥野 清; 東 克典*; Fuchs, A.*; Bruzzone, P.*; et al.
Cryogenics, 42(11), p.675 - 690, 2002/11
被引用回数：23 パーセンタイル：64.67(Thermodynamics)ITER-EDAの一環として、NbAll導体とReact-and-wind法のITER-TFコイルへの適用性を実証するために、13T-46kA級ステンレス鋼製ジャケットNbAl導体を開発した。本導体が曲げ歪を加えた場合も含めて、臨界電流値性能を達成できることを確認するために、臨界電流値試験を実施した。試験は、磁場7, 9, 10, 11T, 温度6-9Kの範囲で行った。また、予想臨界電流値を評価するために開発した解析モデルによる計算の結果、実験結果は計算結果とよく一致することがわかった。したがって、本導体の製造過程が妥当であり、かつ、React-and-wind法の適用が可能であることを実証できた。
Al strand in high magnetic fieldsKeys, S.*; 小泉 徳潔; Hampshire, D.*
Superconductor Science and Technology, 15(7), p.991 - 1010, 2002/07
被引用回数：41 パーセンタイル：82.6(Physics, Applied)ジェリー・ロール製ニオブ・アルミ線の臨界電流密度を、磁場,温度,歪の3つのパラメーターの関数として、はじめて測定し、その評価式を導いた。磁場は15T以下,温度は14K以下,歪は-1.8~0.7%の範囲で変化させた。
Al multifilamentary strand fabricated by a jelly-roll method高橋 良和; 小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; 高谷 芳幸*; 辻 博史
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 12(2), p.1799 - 1803, 2002/06
被引用回数：5 パーセンタイル：35.09(Engineering, Electrical & Electronic)原研はメーカと共同でITERのトロイダル磁場(TF)コイル用NbAl素線を開発してきたが、中心ソレノイド(CS)モデル・コイルを使用して実験されるNbAlインサート・コイル用に、ジェリーロール法による素線を1トン製造した。この素線は、量産を目指した製造技術(品質管理技術を含む)を確立し、それを用いて製造されたものである。この素線の臨界電流値を広い温度範囲(4~15K)と磁場範囲(16Tまで)において測定し、ピンニング力のスケーリング法により、臨界電流値の実験式を導き出した。この式は、ITERの運転温度において、実験結果とよい一致が得られた。よって、この式は、この素線を1152本用いた13T-46kA導体の性能評価及び核融合用超伝導導体の最適設計基準の確立のために有用と考えられる。
中嶋 秀夫
チタン, 50(2), p.98 - 101, 2002/04
国際熱核融合実験炉(ITER)を目指した超伝導モデル・コイル計画の一環として、トロイダル磁場コイル(TFコイル)用の純チタン管を用いた試験用超伝導コイルの製作・試験が日本原子力研究所及びロシア・エフレモフ電気物理工学研究所の協力で進められた。その結果、この試験コイルは、モデル・コイルが発生する13テスラの磁場中で、電流値4万6千アンペアで通電され、ITER TFコイルで要求される性能を実証した。この試験コイルの特徴は、ジャケットと超伝導線材の熱収縮量の違いで発生する熱ひずみによる超伝導特性の劣化を防止するため、ジャケットとしてチタン管を使用したことである。また、原研と新日本製鐵(株)との共同開発に基づき、酸素含有量0.106%のロシア製チタン管が今回使用された。本報では、超伝導コイルに純チタン管を使用する利点と純チタン応用のために行った研究開発成果について簡単に解説する。
イオン照射及び照射後熱アニールによるBi
SrCaCuO
高温酸化物超伝導体単結晶の超伝導特性変化荻窪 光慈*; 内田 幸宏*; 寺井 隆幸*; 山口 憲司*; 山脇 道夫*; 林 君夫
東京大学工学部総合試験所年報, 59, p.91 - 95, 2000/12
原研から東京大学寺井教授への平成11年度委託研究「高温酸化物超伝導材料の照射改質方法の検討及び基礎試験(I)」の報告書である。高温工学に関する先端的基礎研究の一環として、高温工学試験研究炉(HTTR)を用いる新素材・材料開発研究の位置づけで、標記研究を平成6年度から開始しており、平成11年度は第2期の初年度にあたっている。超伝導材料BiSrCaCuO(Bi-2212)単結晶の高エネルギー重イオン(510MeV Kr)照射後の熱アニーリングに伴う特性変化の報告である。5
10
cm
または510
cmの照射後に、試料を空気中、673Kまたは1073Kで1~6時間アニールした。673Kアニールの場合には、臨界電流密度Jcはアニール時間とともに徐々に減少した。一方、1073Kアニールの場合には、Jcは徐々に増加した。Jcとピニングポテンシャルの変化は、照射によって生成した柱状欠陥の数密度、サイズ及び回復挙動に密接に関係することがわかった。
神永 雅紀; 山本 和喜; 数土 幸夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 35(12), p.943 - 951, 1998/12
被引用回数：24 パーセンタイル：85.15(Nuclear Science & Technology)通常運転時において、下向流により炉心を冷却している研究用原子炉では、1次冷却材の流量が喪失した場合、炉心内で強制循環による下向流から自然循環による上昇流へと流れの向きの逆転が生ずる。このため、設計では原子炉停止後の補助ポンプ等による炉心冷却の必要性、流れが逆転する際の燃料の安全性を評価する上で流速零を含むCCFL条件下の限界熱流速(CHF)の検討が重要となる。著者らがこれまでに提案したCCFL条件下のCHF相関式は、保守的な評価をするために冷却材のサブクール度を考慮しなかった。本研究では、垂直矩形流路におけるCCFL条件下のCHFについて、CHFに及ぼす流路入口サブクール度及び軸方向出力分布の影響を既存の実験データに基づき定量的に評価し、新たな相関式を提案した。さらに、提案したCHF相関式を安全評価に適用した場合の具体例を解析結果と共に示し、これまでの評価の保守性を定量的に示した。
SrCaCuO
tapes数又 幸生*; 岡安 悟; 左高 正雄; 熊倉 浩明*
Physical Review B, 58(9), p.5839 - 5847, 1998/09
被引用回数：7 パーセンタイル：40.76(Materials Science, Multidisciplinary)平行及び交差した円柱状欠陥をBi-2212テープ材に導入して、磁束の挙動を調べた。両欠陥ともに不可逆曲線を著しく増加させた。不可逆曲線の角度依存性を調べた結果平行な円柱状欠陥では、欠陥方向にピークが観測されるのに対して、交差した欠陥では中間位置にピークが存在することを見い出した。ab面に平行に磁場をかけた場合、不可逆曲線が温度と共に指数的に減衰することを示し、この減衰がキンクの運動によって支配されていると説明した。欠陥と平行に磁場をかけた場合不可逆曲線は、欠陥に捕獲された1本1本の磁束の温度依存性によって支配されていることを示した。円柱状欠陥による指向性は5Kでは観測されず、30K以上の温度で現れることを見い出した。欠陥の不規則分布は、高磁場で磁束のピンニングを不安定にすることを示した。
礒野 高明; 布谷 嘉彦; 濱田 一弥; 松井 邦浩; 杉本 誠; 小泉 徳潔; 伊藤 智庸*; 種田 雅信*; 渡辺 郁雄*; 野澤 正信*; et al.
低温工学, 33(7), p.473 - 478, 1998/00
SMESモデルコイルは、100kwh/20MWのSMESパイロットプラントのR&Dとして製作され、20kA定格で2.8Tの磁界を発生する。直流通電試験の結果、定格まで安定に通電でき、最大30kAまで通電した。温度を上げて限界性能を測定した結果、素線の性能から期待されるコイル性能を有し、劣化がないことが判明した。
神永 雅紀; 山本 和喜; 数土 幸夫
Proceedings of 8th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics (NURETH-8), Vo.3, p.1815 - 1822, 1997/00
通常運転時において、下向流により炉心を冷却している研究用原子炉では、1次冷却材の流量が喪失した場合、炉心内で強制循環による下向流から自然循環による上昇流へと流れの向きの逆転が生ずる。このため、設計では原子炉停止後の補助ポンプ等による炉心冷却の必要性、流れが逆転する際の燃料の安全性を評価する上で流速零を含むCCFL条件下の限界熱流束(CHF)の検討が重要となる。著者らがこれまでに提案したCCFL条件下のCHF相関式は、保守的な評価をするために冷却材のサブクール度を考慮しなかった。本研究では、垂直矩形流路におけるCCFL条件下のCHFについて、CHFに及ぼす流路入口サブクール度及び軸方向出力分布の影響を既存の実験データに基づき定量的に評価し、新たな相関式を提案した。さらに、提案したCHF相関式を安全評価に適用した場合の具体例を解析結果と共に示し、これまでの評価の保守性を定量的に示した。
Sn素線の開発と量産菊地 賢一*; 清藤 雅宏*; 森合 英純*; 岩城 源三*; 酒井 修二*; 西 正孝; 吉田 清; 礒野 高明; 辻 博史
低温工学, 32(4), p.167 - 172, 1997/00
ITER・CSモデルコイルに使用するNbSn超電導素線をブロンズ法を用いて開発した。高電流密度化として、ブロンズの高Sn濃度化、低ヒステリシス損失化としてフィラメント径の最適化、量産性の向上として加工中の断線原因の究明と対策を行った。この結果、ITER仕様を満足する高性能素線を高効率で量産できる技術を確立した。
CuO ceramic by electron irradiation under remanent magnetic fields白石 健介*
Japanese Journal of Applied Physics, 35(6B), p.L766 - L769, 1996/06
被引用回数：2 パーセンタイル：15.02(Physics, Applied)照射効果を積極的に利用する研究として、Y系酸化物超伝導体に電子線を照射して臨界電流密度の向上を目指したものである。多結晶のY酸化物に電子線照射することにより生じた照射欠陥が粒界に集まり、微小磁場の条件下では磁束のピン止めに寄与することを実験的に示したものである。
和田山 芳英*; 高橋 良和; 西 正孝; 礒野 高明; 辻 博史
JAERI-Research 96-013, 14 Pages, 1996/03
JAERI-Research-96-013.pdf:0.79MB
ITER用超電導マグネット開発において、超電導素線の特性を向上させることは、重要な開発項目の1つであり、開発した素線の特性を信頼性ある手法で測定評価することは、必要不可欠な基本技術である。そこで、原研及び国内の超電導線材メーカーに対して、測定評価の現状を把握し、測定結果が相互に整合性あるものにするために、国内共通試験を実施した。試験結果より、臨界電流のばらつきは、NbSn素線が4.5%(at 12T)、Nb-Ti素線が1.7%(at 7)、交流損失のうち磁化ヒステリシス損失のばらつきは、NbSn素線及びNb-Ti素線において約15%であった。各参加機関の現状が把握でき、今後これらの機関で評価できることが明らかになった。
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。
Al cable-in-conduit conductor for fusion machines高橋 良和; 杉本 誠; 礒野 高明; 中嶋 秀夫; 安藤 俊就; 押切 雅幸*; 細野 史一*; 和田山 芳英*; 佐々木 知之*; 塙 博美*; et al.
IEEE Transactions on Magnetics, 30(4, Part2), p.2531 - 2534, 1994/07
核融合実験炉のトロイダル磁場コイル用導体として、40kA級NbAlケーブル・イン・コンジット型導体を開発し、その超電導評価試験を行った。この導体は、ITER-CDAの要求磁界11.2Tにおいて、46kAまで通電することができた。また、導体の臨界電流値は、素線のそれと比較すると、製作作業中及びクールダウン中における劣化は認められなかった。また、NbAlは機械的特性が従来のNbSnに比べて優れていることから、NbAlは、近い将来、トロイダル磁場コイル用導体の第一候補となると考えられる。
CuO
thin film石川 法人; 岩瀬 彰宏; 岩田 忠夫; 前田 裕司; 鶴 浩二*; 道上 修*
J. Supercond., 7(1), p.241 - 242, 1994/00
C軸配向したEuBaCuO超伝導薄膜について、ピニング機構のHeイオン照射効果を調べた。ピニングの強さを表わす磁束の活性化エネルギーを磁場中抵抗の温度依存性から見積った。flux creep modelが成り立つと考えられる低抵抗領域における活性化エネルギーは、Heイオンの照射量の増加にしたがって減少し、ピニング特性が劣化することが分かった。さらに我々は、臨界電流密度の照射量依存性を測定し、それがT
の殆ど変化しない低照射量領域(~10
cm)ですでに減少し、Heイオン照射による点状欠陥がピニングセンターとして機能しない、という結論を得た。
CuO数又 幸生; 岡安 悟; 道上 修*
Superconductors, Surfaces and Superlattices (Trans. of Materials Research Soc. Jpn., Vol. 19A), 0, p.413 - 416, 1994/00
EuBaCuO薄膜に230MeV Au
及び1MeV He
イオンを照射し、照射による超電導特性の変化を調べた。Auイオン照射では円柱状欠陥が、Heイオン照射では点欠陥が生成していると考えられる。それぞれの欠陥について、臨界温度、帯磁率、臨界電流密度、磁束の活性化エネルギー及び不可逆曲線の変化を調べた。いずれの照射においても、臨界電流密度と活性化エネルギーの減少が観測された。また、不可逆曲線は点欠陥によっても変化することを示した。以上の結果から実験に使用した薄膜は照射前既に最高の臨界電流密度を持っていることがわかっ
