Application of react-and-wind method to D-shaped test coil using the 20 kA NbAl conductor developed for JT-60SC

木津 要; 三浦 友史; 土屋 勝彦; 小泉 徳潔; 松井 邦浩; 安藤 俊就*; 濱田 一弥; 原 英治*; 今橋 浩一*; 石田 真一; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 14(2), p.1535 - 1538, 2004/06

https://doi.org/10.1109/TASC.2004.830691

JT-60SCの超伝導トロイダル磁場コイル(TFC)製作においては、NbAl導体が歪による臨界電流()の減少が少ないために、より低コストなコイル製作を可能とする熱処理後巻線する方法(リアクト・アンド・ワインド法:R&W法)が適用可能と考えられる。しかしながら、曲げに起因するの減少を評価するためのデータが不足しており、核発熱などによる温度上昇に対するコイルの温度裕度を見積もることが困難であった。そこで、R&W法による導体の曲げの影響を評価するために測定部がTFC実機と同じR=1.06m(曲げ歪:0.4%)の曲率となるD型のコイルを開発し、を測定した。また曲げの寄与を明確にするために、曲げを加えていない短尺サンプルも製作した。コイル製作は、導体をR=2.13mの環状に成形した状態で熱処理を行い、その後、D型コイル形状に巻線を行った。D型コイルを温度(T)4.3-4.4K,磁場(B)7-12Tで試験し、30kA(7.3T, 4.4K)のを達成した。D型コイルと超伝導素線との比較より、導体の歪は-0.6%程度と見積もられた。これは、短尺サンプルと同程度の歪であり、0.4%の曲げはにほとんど影響を与えないことが明らかとなり、TFCをR&W法で製作した場合でも、設計基準の温度裕度を確保できることが見いだされた。

Advanced fusion technologies developed for JT-60 superconducting Tokamak

逆井 章; 石田 真一; 松川 誠; 秋野 昇; 安藤 俊就*; 新井 貴; 江里 幸一郎; 濱田 一弥; 市毛 尚志; 礒野 高明; et al.

Nuclear Fusion, 44(2), p.329 - 334, 2004/02

https://doi.org/10.1088/0029-5515/44/2/015

超伝導トカマク装置へのJT-60改修が計画されている。原型炉に繋がる先進的な核融合技術として、JT-60改修装置(JT-60SC)の設計のために超伝導マグネット技術やプラズマ対向機器を開発した。JT-60SCの超伝導トロイダル磁場コイル用として、高い臨界電流密度を可能とする、高い銅比4のニオブアルミ超伝導素線を新規に開発し、量産化に成功した。この素線と、突合せ溶接で作った全長30 mの丸穴四角のステンレス製コンジットを用いて、実機サイズのケーブル・イン・コンジット導体を製作した。この導体を用いて、リアクト&ワインド法(熱処理後に巻線作業を行う製作方法)を実証するR&Dを進めた。ニオブアルミ導体の歪み劣化が小さいことを利用したこの製作方法は、将来の大型コイル製作の技術的な信頼性向上と低コストに繋がる先進的な超伝導技術として注目されている。JT-60SCのダイバータへの熱負荷10-15MW/mに耐える機器として、スクリュウ管を銅製ヒートシンクに設け、これと炭素繊維複合材、緩衝材を一体ロウ付けすることで、良好なプラズマ対向機器を開発した。電子ビーム照射試験により、この対向機器は従来のスワール管の場合と比較して約1.5倍の高い熱伝達率を達成することを明らかにした。

Design of toroidal field coil for the JT-60 superconducting tokamak

土屋 勝彦; 木津 要; 三浦 友史; 安藤 俊就*; 礒野 高明; 松井 邦浩; 小泉 徳潔; 松川 誠; 逆井 章; 石田 真一

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 13(2), p.1480 - 1483, 2003/06

https://doi.org/10.1109/TASC.2003.812748

JT-60では、臨界条件クラスの高性能プラズマの長時間維持を目的として、コイルの超伝導化を伴う改修を検討している。本講演では、本改修装置の主な構造物であるトロイダル磁場コイルの設計の背景、並びに設計活動と導体の開発の現状について報告する。トロイダル磁場コイルの超伝導材料としては、先端材料であるニオブアルミを主案としている。このニオブアルミは、歪みに対して性能が劣化しにくい特徴を持つので、熱処理後にコイル化(R&W;リアクトアンドワインド法)ができる。これは大きな熱処理炉を必要としないので、大型コイルの製作には有効な製法である。また、電流密度も大きく設定できるので、コンパクトなコイルの製作が可能である。現在、実寸断面導体を用いたD型サンプルを製作し、このR&W法を実証する試験を行う準備をすすめている。トロイダル磁場コイルの構造については、有限要素プログラムを用いた強度評価を行った。この解析結果より、応力については、コイルケース,コンジット,絶縁体ともに、成立することが確認された。また、転倒力によるコイルの変位については、最大で10mm程度になる評価となった。今後さらに変位を少なくすべく、コイルケースの強化と実際の製作手段を考慮したモデルによる解析を進める。

不老不死の自動車排ガス浄化触媒; インテリジェント触媒

西畑 保雄; 田中 裕久*

SPring-8利用者情報, 7(6), p.359 - 363, 2002/11

自動車排ガス中に含まれる窒素酸化物,一酸化炭素,未燃焼燃料などの有毒ガスを浄化するために触媒変換器が広く用いられている。しかしながら実際は、使用中における貴金属粒子の成長が起こるために活性が劣化する。劣化しない触媒は自動車工業における賢者の石である。古代インド哲学と薬学の知恵(アーユルヴェーダ)を参考にし、新しい自己再生するペロブスカイト構造の触媒を開発した。LaFeCoPdOは最新式のガソリンエンジンからの排ガスの酸化還元雰囲気の自然な変動と直接相互作用することにより、特別な操作を行うことなしに、自己再生を行う。ペロブスカイト結晶の内外をパラジウムが行き来することにより、パラジウムの粒成長を抑制することができる。そのような自己再生現象により、インテリジェント触媒という、将来の自動車触媒の開発に新しい概念を提唱する。

Production of a 11 km long jerry roll processed NbAl strand with high copper ratio of 4 for fusion magnets

細野 史一*; 岩城 源三*; 菊地 賢一*; 石田 真一; 安藤 俊就*; 木津 要; 三浦 友史; 逆井 章

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 12(1), p.1037 - 1040, 2002/03

https://doi.org/10.1109/TASC.2002.1018578

核融合装置用トロイダル磁場コイルでは、超伝導コイルの大規模化から熱処理時の歪み劣化が小さいNbAl線材が着目されている。この良好な歪み特性を活かし、NbAl線材をコイルに採用すると、化合物生成の熱処理後に巻線作業(リアクト&ワインド法)が可能となる。このため、熱処理時間の短縮化,大規模な熱処理炉不要,製作工程の簡素化等の大幅なコスト低減が見込め、大型コイルへの適用が期待されている。定常炉心試験装置として計画されているJT-60改修では、NbAl線材のトロイダル磁場コイル適用のための設計・検討が進められている。そこで、JT-60改修計画に対応した銅比4のNbAl線材を、ジェリーロール法を用いて量産規模ベースで製造した。その結果、断線なしに11kmの線材を製造することに成功した。その諸特性について報告する。

第32回IAEA/IWGFR定例年会報告

有井 祥夫

JNC-TN9200 99-009, 432 Pages, 1999/07

JNC-TN9200-99-009.pdf:17.27MB

平成11年5月18日19日に、オーストリア・ウィーンのIAEA本部で開催された第32回IAEA/IWGFR定例年会に日本委員(代理)として出席した。出席国は、中国、フランス、ドイツ、インド、日本、カザフスタン、韓国、ロシア、アメリカ、イギリス、イタリアおよびスイスの12カ国から13人、IAEAから4人であった。会議では、IAEAの高速炉に関する1998年の活動のレビュー、19992000年の活動計画の審議・調整を行うとともに、メンバー各国における高速炉開発の状況について、報告・討論が行われた。各国の主な状況は以下の通り。・フランスからは、PHX、SPXの現況とR&Dへの取組み状況のほか、1994年3月にRapsodieで発生したNaタンクでの事故の解析結果についての報告があった。・中国からは、実験炉CEFRの設計の概略と建設工事の進捗状況報告があった。2003年臨界の予定とのこと。・インド、ロシア、カザフスタンからは、それぞれ自国の高速炉の現況報告があった。・各国の活動状況や関心を簡単にまとめると、高速炉先進国(主に欧米諸国)の関心はデコミッショニングや新しい原子炉開発に関する研究に、ロシア、カザフスタンは研究協力による支援への期待が、そして、アジア諸国は高速炉開発への取組みに前向きとの印象であった。また、各国ともNaに替わる冷却材とそれを用いた液体金属冷却(高速)炉に関するR&Dへの関心が高かった。2000年のTechnical Committee Meetingのテーマは、"Design and Performance of Reactor and Subcritical Blanket with Lead,Lead-Bithmuth as Coolant and/or Target Material"に、また、炉物理関連のResearch Co-ordination MeetingとSpecialist Meetingが1999年11月頃にウィーンで開催されることとなった。このほか、IAEA事務局から、加速器による消滅処理に関する研究(ADS)をIAEA/IWGFRのスコープの中に含めたいとの提案があり、了承された。次回は、来月5月16日18日頃にIAEA本部で開催されることとなった。

第31回IAEA/IWGFR定例年会報告

山下 英俊

PNC-TN1410 98-009, 400 Pages, 1998/05

PNC-TN1410-98-009.pdf:13.87MB

本年会では、IAEAの高速炉に関する1997年の活動レビュー、19981999年の活動計画の審議・調整を行うとともに、メンバー各国における高速炉開発状況について報告・討論を行った。日本からは、高速増殖炉開発の在り方に関する議論の結果、動燃改革の状況について報告するとともに、1997年4月から1998年3月の期間における「常陽」、「もんじゅ」、実証炉開発の状況及び関連する研究開発概況をレビューした。今後の活動計画では、「高速炉における炉物理評価、及び炉内・炉外中性子束の測定」を候補テーマとするIAEA主催の技術会議を、1999年秋頃、日本で開催する予定となった。海外の主な状況は以下のとおり。○イギリス、ドイツは、CAPRA計画に参加し基礎的な研究を進めている。また、原型炉PFRやSNR-300の廃止措置を進めている。○フランスは、フェニックスの第50サイクル運転の準備を行うとともに、CAPRA計画の見直しやスーパーフェニックスの廃止計画の検討を進めている。放棄決定の影響を受け、EFRの設計成果とりまとめを1998年末までに行う。○ロシアは、実験炉BOR-60で振動充填燃料を装荷し照射を進めている。特にBN-600は、ロシア国内の原子力プラントの中で最高の稼働実績をあげている。○インドは、1997年7月に実験炉FBTRの発動運転に初めて成功し、今後出力を上昇させていく予定。原型炉PFBRは2001年の建設開始を目標に詳細設計を実施中。○中国は、1997年8月に実験炉CEFRの基本設計を終了し、現在詳細設計を実施中。1999年4月のコンクリート打設開始、2003年7月の初臨界達成を計画している。○韓国は、原型炉KALIMERの概念設計研究を行っているが、1997年7月に計画を見直し、建設完了予定を2010年代中頃に修正した。次回、第32会定例年回は、1999年5月18日19日、ウイーンのIAEA本部で開催されることとなった。

第28回IAEA/IWGFR年会報告

伊藤 和元

PNC-TN1600 95-001, 641 Pages, 1995/05

PNC-TN1600-95-001.pdf:26.47MB

平成5年5月911日、IAEA本部(ウィーン)で開催された第28回IAEA/IWGR年会(出席国:日、英、仏、伊、ロ、中、印、カザフスタン、韓国、スイス、(ブラジルがレポート提出)(欠席:米、EC)に、IAEA/IWGER(国際原子力機関/高速炉の国際ワーキンググループ)の日本委員として出席し、1994年の活動(技術委員会、専門家会議、専門家会議、共同研究、Topical Meeting等)、各国高速炉の現状・計画のレビューおよび19956年の技術会合などの計画を審議、決定した。この会議においては、FBR先進国(米国、英国、独国等)の開発が減速する一方、開発を推進している国(日本、ロシア、インド)や開発を開始し始めた国(中国、韓国、ブラジル)の活動が相対的に活発になってきており、高速炉に関する国際的な情報交換を推進することが益々重要になって来ているとの印象を受けた。次回(第29回)のIAEA/IWGER年会は、1996年5月1417日、カザフスタン(アクタ市、旧名シェフチェンコ)で開催されることとなった。

ガンマー線基準照射整備品質技術の標準化に関する調査(2)

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PNC-TJ1500 94-002, 61 Pages, 1994/03

PNC-TJ1500-94-002.pdf:4.61MB

動燃各事業所及び原研各研究所の線照射設備を対象として、基準照射線量(率)場の相互比較(ブラインドテスト)を、前年度の受託で開発したガラス線量計システムを用いて調査し、本ブラインドテストの有効性について考慮すると共に、今後のブラインドテスト手法の標準化について検討を行った。今回の調査は、ブラインドテストに使用するガラス線量計システムの測定条件の設定及び線照射設備の照射条件の設定を行い、線量測定精度の向上を図ると共に、各事業所の線照射設備の現地調査を実施し、線量測定精度に及ぼす影響等について調査した。そして、各事業所にガラス線量計を配布して2回のブラインドテストを実施し、基準線量計で値付けされた照射線量率とガラス線量計の線量評価値との相互比較を行った。この結果、ガラス線量計システムの総合的な線量(率)点検精度は、2%で実施できることが明らかとなった。そして、ブラインドテストの結果では、ほとんどの照射場が2%の線量(率)点検精度で評価でき、一部の照射場のずれが確認できた。従って、今後ガラス線量計システムを用いた線照射設備のブラインドテストの実施が可能となり、その有効性が確認された。

ガンマー線基準照射設備の品質保証技術の標準化に関する調査

not registered

PNC-TJ1500 93-001, 96 Pages, 1993/03

PNC-TJ1500-93-001.pdf:3.92MB

線基準照射設備の品質保証の一環として、今回、事業所間の線量照射精度を比較・検証するブラインドテストの技術的方法の検討及び諸外国の品質保証技術に関する文献調査を実施した。ブラインドテストを実施するに当たり、使用する線量計システム(ガラス線量計及びTLD)について基礎試験を実施し、適用する場合の条件と線量評価方法及び測定精度等について検討を行った。また、本評価方法に沿ってブラインドテストの予備的試験を動燃東海事業所及び原研東海研究所を対象に実施し、今後の実用化への考慮すべき事項について検討を行った。この結果、ブラインドテストには、ガラス線量計システムが測定精度として1.5%で測定できることが明らかとなり、本線量計を使用することにした。予備試験では、強度の高い線源については0.6%以内で照射場線量率が評価でき、20mR/hから100mR/hの低い線量率でも2%で評価できた。文献調査は、米国のNIST-812「連邦所管二次校正試験所運用規準(電離放射線)」を翻訳し、校正の品質保証技術に関するトレーサビリティの確保と維持方法及び基本的な考え方等について理解できるようにした。