JT-60固体燃料切断装置電源の改良

市毛 尚志; 平塚 一; 本田 正男; 宮 直之

平成14年度東京大学総合技術研究会技術報告集, p.2_91 - 2_93, 2003/03

JT-60に使用している遠心加速方式ペレット入射装置は、平成8年に開発を開始してから現在まで実験に使用してきた。しかし、平成14年6月のJT-60実験運転において固体燃料(ペレット)を射出できなくなる不具合が発生した。調査の結果、固体燃料切断装置の燃料切断・装填用プランジャの励磁コイル焼損と励磁コイルが高温になった場合に電源の出力を停止するための保護装置(電源内部に設置され、バイメタルを内蔵したサーマルプロテクタ)のバイメタルの接点が溶着している事が判明した。励磁コイルは真空槽内に設置されており、励磁コイルの絶縁被覆(ポリアミドイミド)の寿命により焼損したと思われる。また、保護装置については、切断装置本体の構造変更により励磁コイルの温度が高い状態が繰り返され寿命に至ったと思われる。本保護装置は励磁コイル焼損を防ぐ目的から故障しにくい構造にする必要がある。そこで、バイメタルを使用しない一方式による電源に改良することとした。本研究会においては、電源の改良内容と今後の予定について報告する。

Passive electromagnetic NDE for mechanical damage inspection by detecting leakage magnetic flux; II An experimental study on the correlation of natural magnetization and mechanical damages in the SUS304 stainless steel

陳 振茂; 青砥 紀身; 加藤 章一; 永江 勇二

JNC TN9400 2000-022, 46 Pages, 2000/03

JNC-TN9400-2000-022.pdf:3.2MB

本研究では、SUS304ステンレス鋼における自然磁化と機械損傷の相関に関する試験研究を実施した。単純引張試験及び両振疲労試験を用いて試験片に機械損傷を与え、フラクスゲートセンサーで試験中及び除荷後の磁化特性を測定した。その結果外部磁場をかけなくても塑性変形や疲労損傷により自然磁化が発生し、損傷の増加と伴い飽和することが明らかにした。切欠試験片に疲労き裂を入れた試験から、自然磁化は特に疲労き裂の検査に有効であることが判った。更に疲労試験中測定した磁場信号の処理により、疲労損傷の検出に適用可能な信号の特微量(磁場・ひずみヒシテリシス曲線の面積)を提案した。最後に塑性変形を与えた試験片に対して永久磁石励磁による残留磁化の分布を測定し、残留磁化は塑性変形が十分大きくなると増加する傾向があると判った。上記内容から、損傷誘起自然磁化は絶対値が小さいものの、特微量の抽出やセンサーの工夫によって損傷状態の監視に十分適用可能であると考えられる。一方、自然磁化の測定は走査検査への適用のためにまた努力する必要があるが、これに対して残留磁化に基づいた手法は有効である可能性が高い。なお、提案手法を実機環境への応用に至るまでは、異なる試験条件下の挙動や実環境ノイズの影響の確認などさらなる研究を重ねる必要があると考えられる。

Experimental studies on a structure of eddy current probe for detection of magnetic flux distorted by a flaw

海老根 典也; 竹内 信次郎*; 荒 克之

First US-Japan Symp. on Advances in NDT, 0, p.98 - 103, 1996/00

傷の方向性によらず探傷可能な渦電流探傷プローブの開発を目的として、欠陥によって発生する磁束の乱れ成分のみを効果的に検出する方法を提案した。本方法は、励磁コイルによって作られる磁界の空間分布が対称になり、その対称性が欠陥によって乱されることに着目し、乱れ成分のみを検出する手法である。プローブは、励磁磁界を発生させる平面コイルと、欠陥による磁束の乱れ成分を検出する差動型コイルで構成される。平面コイルの形状を磁場分布の測定を基に平行四辺形平面コイルとした探傷プローブを試作し、平板上の模擬欠陥について探傷試験を行い本方法の有用性について示した。

乱れ磁束検出型平行四辺形プローブによる渦電流探傷

海老根 典也; 竹内 信次郎*; 荒 克之

日本応用磁気学会誌, 20, p.633 - 636, 1996/00

https://doi.org/10.3379/jmsjmag.20.633

傷の方向によらず探傷可能なプローブの開発を目的として、励磁磁界の乱れを誘導コイルで検出する乱れ磁束検出型電流探傷法に基づき、6連の平行四辺形平面コイルで励磁コイルを構成した探傷プローブを用いて、平板の模擬非貫通欠陥に関して探傷試験を行った。その結果、内面欠陥については深さ0.15mmの直径0.5mmの穴まで検出することができた。また、外面欠陥については、縦欠陥、横欠陥のいずれでも穴の場合と同じ深さの欠陥を検出できた。

乱れ磁束検出型渦流探傷法の研究,III; 平行四辺形平面コイルプローブによる探傷試験

海老根 典也; 竹内 信次郎*; 荒 克之; 中島 伸也

MAG-94-225, 0, 8 Pages, 1994/12

蒸気発生器伝熱細管の探傷において、傷の方向によらないで検出が期待できる方法として、乱れ磁束型渦電流探傷法を提案しており、正方形平面コイルや菱形平面コイルを用いた実験では有効性を確認している。本実験では、その方法をさらに改良し、2連の平行四辺形平面コイルで励磁コイルを形成し,走査方向に直行するコイルの前方部と後方部および隣接する平面コイルの斜め部分に75巻-75巻の差動検出コイルを配置して構成したプローブで探傷を行った。その結果、スリット傷の探傷では、縦、横、斜め方向のいずれも探傷できたことから、本プローブは、傷の方向によらず検出できることがわかった。そして、本プローブを基本素子として多数接続して全体のプローブを構成すれば、乱れ磁束成分をまんべんなく検出することが可能であり、傷に対する不感領域を無くすることが可能である。

ac magnetic-flux penetration in a sample disk-type sintered BiSrCaCuO under low magnetic fields applied by a planar coil

荒 克之; 片桐 政樹; 伊藤 博邦; 坂佐井 馨

Journal of Applied Physics, 73(1), p.471 - 473, 1993/01

https://doi.org/10.1063/1.353823

10kHzの交流励磁界でのデスク状Bi系焼結試料の交流磁束侵入特性を72kで測定した。交流励磁には試料にとりつけた平面コイルをまた侵入磁束の検出には試料のウラ側にとりつけた平面コイルをそれぞれ用いた。測定結果は興味ある非線形の磁束侵入特性を示した。交流励磁がある強さになるまでは磁束の侵入はゼロで、あるところで急に侵入が開始されて急激に増大し飽和値に達する。磁束の侵入が開始されるところの励磁界はHと関係があると考える。交流励磁に直流励磁を重ねると、直流励磁界の増大とともに交流励磁による交流磁束の侵入が開始されある飽和値に達する。その後、直流励磁をゼロにしても交流磁束の侵入は保持される。これは直流磁束のピンニングが行れ、直流磁束が残留するためと考える。

核融合実験炉超電導トロイダルマグネットの設計研究

炉設計研究室

JAERI-M 7298, 219 Pages, 1977/12

JAERI-M-7298.pdf:6.0MB

核融合実験炉用の超電導トロイダルマグネットの設計研究を行った。設計内容は線材設計、磁場分布解析、支持構造の設計、応力解析、冷凍システムの設計、安全解析等である。コイル中での最大トロイダル磁界は12.0Tとなり、この時、プラズマ中心で6.0Tを与える。コイルの内径は7.311.2mで、コイル形状は変形均一応力D型である。又、真空排気ポートやブランケット・遮蔽の支持構造のためのスペースの必要性を考慮して、16コイル設計を採用した。プラズマ領域における最大磁界リップルは、0.47%である。運転電流は25,100アンペアで、完全安定化条件が満されている。その脆性にもかかわらず、NbSn超電導体が選ばれており、NbTi超電導体の使用限界を越えた12Tのトロイダル磁界が得られている。大型NbSnコイルの開発は、経済的な核融合実現には不可欠のものであろう。