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論文

核融合炉応用を目指したNb$$_{3}$$Al導体の開発と大型超電導コイルへの適用

小泉 徳潔; 奥野 清; 中嶋 秀夫; 安藤 俊就*; 辻 博史

低温工学, 38(8), p.391 - 398, 2003/08

原研は、1980年代にNb$$_{3}$$Al導体の開発を開始し、1990年代終りには約1トンのNb$$_{3}$$Al線を製造し、150m長の大電流Nb$$_{3}$$Al導体を開発した。本導体を用いてNb$$_{3}$$Alインサート・コイルを開発し、試験した。本コイルの開発では、コイル端子の電気的接続部の開発や、従来の知見では予想されていなかった熱応力への対処法の考案等を行った。さらに、Nb$$_{3}$$Alインサート・コイルの製作では、Nb$$_{3}$$Al線の歪による臨界電流値の低下が小さいことを利用して、Nb$$_{3}$$Al生成熱処理後に巻線加工を行うことで、コイル製作方法を簡易にする手法を採用した。この手法の適用性検証のため、熱処理後の導体に人為的に曲げ歪を印加した。このようにして、2001年1月にNb$$_{3}$$Alインサート・コイルの製作を完了し、2002年4月に通電試験を行った。その成果として、46kA-13Tの定格励磁に成功した。また、60kA-12.5Tの拡張試験も行い、大きな電磁力の下でも、コイルを安定に運転できることを実証した。さらに、熱処理後の導体の曲げの臨界電流性能への影響も十分小さく、コイル製作方法の簡易化が可能であることを示した。

論文

Nb$$_{3}$$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Nb$$_{3}$$Al導体とReact-and-wind法の適用性を実証するために、Nb$$_{3}$$Al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、Nb$$_{3}$$Al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、Nb$$_{3}$$Al導体を用いたReact-and-wind法の適用性を実証するとともに、Nb$$_{3}$$SnコイルへのReact-and-wind法の適用性も示唆した。さらに、Nb$$_{3}$$Alインサート・コイル導体と同規模のNb$$_{3}$$Sn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、Nb$$_{3}$$Al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、Nb$$_{3}$$Al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、Nb$$_{3}$$Al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。

論文

Pulsed operation test results of the ITER-CS model coil and CS insert

安藤 俊就*; 礒野 高明; 加藤 崇; 小泉 徳潔; 奥野 清; 松井 邦浩; Martovetsky, N.*; 布谷 嘉彦; Ricci, M.*; 高橋 良和; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 12(1), p.496 - 499, 2002/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:35.87(Engineering, Electrical & Electronic)

ITERの工学設計活動で最も重要なR&D項目の一つである中心ソレノイド(CS)モデル・コイル計画におけるCSモデル・コイルとCSインサートのパルス通電結果について報告する。CSモデル・コイルとCSインサートは、いずれもITER-CSの設計値である13Tの磁場を0.4T/Sの励磁速度で安定に達成でき、ITER-CSは設計通り製作できることを実証した。さらに、コイルが常電導状態に転移する電流値の励磁速度依存性について、コイルの冷媒温度を変えて測定した結果、ほぼ交流損失による温度上昇で説明できることがわかった。これらの結果は、ITERの超伝導コイルの設計、また、パルス通電する超伝導コイルの設計に対しての有益なデータベースの構築に寄与するものである。

論文

Evaluation of critial current performance of 13 T-46 kA steel-jacketed Nb$$_{3}$$Al conductor

小泉 徳潔; 東 克典*; 土屋 佳則; 松井 邦浩; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 西島 元; 布谷 嘉彦; 安藤 俊就; 礒野 高明; et al.

Fusion Engineering and Design, 58-59, p.1 - 5, 2001/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:20.38(Nuclear Science & Technology)

13T-46kAステンレスコンジット導体Nb$$_{3}$$Alを開発し、その臨界電流性能を評価した。Nb$$_{3}$$Alは強度が高いために、ステンレスコンジットを使用しても、そこにかかる歪は0.4%以下と評価できる。これによる臨界電流の劣化度は10%と小さい。実験では、サンプル製作の都合上、Nb$$_{3}$$Alに熱歪がかからなかった。本サンプルの臨界電流値には劣化がなく、実際のコイルの導体でも、この測定値より10%程度低い臨界電流値となる。よって、臨界電流値は100kAと予想され、十分な裕度がある。

論文

ITER中心ソレノイド(CS)モデル・コイル計画

安藤 俊就; 辻 博史

低温工学, 36(6), p.309 - 314, 2001/06

ITERのR&Dで最も重要な項目の1つであるCSモデル・コイル計画の目的,意義,製作中の国際協力,実験の成果について記述する。CSモデル・コイルはITER・CSの妥当性及び製作性を実証するために、ITER・CSと同じ導体、同じ巻線構造で製作実験され、目標である13Tの磁場を0.4T/Sの励磁速度で達成された。この結果は、ITER・CSの設計の妥当性を証明するとともに、いつでも建設できることを示す。

論文

CSモデル・コイルとCSインサート・コイルのパルス励磁試験結果

小泉 徳潔; 礒野 高明; 松井 邦浩; 布谷 嘉彦; 安藤 俊就; CSモデル・コイル実験グループ

低温工学, 36(6), p.368 - 372, 2001/06

CSモデルコイル,CSインサートコイルの実験結果のうち、パルス励磁試験の結果について報告する。CSモデルコイルは0.6T/Sのパルス励磁に、CSインサートコイルは1.2T/Sのパルス励磁に成功した。これらは、設計値0.4T/Sを満足するものであり、CS導体の設計が妥当であったことが実証できた。また、CSインサートコイルについては、パルス励磁時のクエンチ電流値の励磁速度依存性を研究した。この結果、交流損失だけでは説明のできないクエンチ電流値の低下現象が観測された。

論文

核融合用13T-640MJ超電導パルス・コイルの開発研究

安藤 俊就; 檜山 忠雄; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 礒野 高明; 杉本 誠; 河野 勝己; 小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; et al.

電気学会論文誌,B, 120(3), p.449 - 456, 2000/03

国際熱核融合実験炉(ITER)のR&Dとして進められている中心ソレノイドモデル・コイル計画の13T-640MJ超電導パルス・コイルの設計と製作について紹介する。

論文

Completion of the ITER CS model coil-outer module fabrication

安藤 俊就; 檜山 忠雄; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 礒野 高明; 杉本 誠; 河野 勝己; 小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 10(1), p.568 - 571, 2000/03

 被引用回数:10 パーセンタイル:54.49(Engineering, Electrical & Electronic)

1992年より開始されたITER中心ソレノイド・モデル・コイル作製は7年の歳月をかけてようやく完成した。本コイル製作で習得した高度の技術、ITER建設に向けての課題について紹介する。

論文

13T-46kAニオブアルミ導体の開発と性能評価

小泉 徳潔; 安藤 俊就; 高橋 良和; 松井 邦浩; 中嶋 秀夫; 土屋 佳則; 菊地 賢司; 布谷 嘉彦; 加藤 崇; 礒野 高明; et al.

先進A15型化合物超伝導線材シンポジウム論文集, p.5 - 9, 2000/00

原研では、ITER-EDAの一環として、13T-46kAニオブアルミ導体を開発した。本導体の臨界電流値を無熱歪状態で評価した。その結果、性能劣化はなく、製造過程が妥当であったことが実証できた。実際のコイルでは、ジャケット(ステンレス)とニオブアルミの熱歪差のために、ニオブアルミ線が歪を受ける。この熱歪量で評価した。その結果、ニオブアルミ線が受ける熱歪は0.4%と予想され、臨界電流値の劣化は10%以下となる。ニオブアルミ導体の場合、ステンレス鋼を用いても、熱歪による臨海電流値性能の劣化を小さく抑えられる。

論文

Fabrication of ITER central solenoid model coil-outer module

安藤 俊就; 檜山 忠雄; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; 杉本 誠; 礒野 高明; 河野 勝己; 小泉 徳潔; 濱田 一弥; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 9(2), p.628 - 631, 1999/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:52.23(Engineering, Electrical & Electronic)

国際協力で進めている国際熱核融合実験炉(ITER)のR&Dにおいて最も重要な位置を占める中心ソレノイド・モデル・コイルの外層モジュールの建設が90%の完成をみるところまで進展した。その製作の内容について紹介する。

論文

ニオブ・スズ超電導体を用いたITER用中心ソレノイド(CS)モデルコイルの開発

安藤 俊就

電気学会原子力技術研究会資料 NE-99-5, p.23 - 28, 1999/00

ITERの工学設計活動で進められている中心ソレノイド・モデル・コイルの開発状況について紹介する。特にニオブ・スズ超電導体を大型コイルに適用した場合の課題について記述する。

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