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論文

Effect of electromagnetic force on the pressure drop and coupling loss of cable-in-conduit conductor

濱田 一弥; 高橋 良和; 松井 邦浩; 加藤 崇; 奥野 清

Cryogenics, 44(1), p.45 - 52, 2004/01

 被引用回数:19 パーセンタイル:59.75(Thermodynamics)

日本原子力研究所は、国際熱核融合実験炉(ITER)の工学設計活動の一環として、中心ソレノイド・モデル・コイルとCSインサート・コイル(CSIC)の通電試験を行った。その結果CSICの圧力損失が通電時に減少することや結合損失が電流値とともに大きくなることを観測した。これらは、電磁力によりジャケット内部で撚線が圧縮変形し、新たに流路ができたこと、また、圧縮により素線間の接触抵抗が低減し、結合時定数が増加したことが原因と考えられる。本論文では、これらの現象を定量的に説明することを試みた。その結果、電磁力によって撚線は最大1.4mm変形することが予想される。この結果から、電磁力による結合時定数の変化を考慮して結合損失を計算すると、通電電流値と共に結合損失は増加する計算結果を得ることができ、実験結果を定量的に説明することができた。

論文

ケーブル・イン・コンジット導体の交流損失特性; 撚線の機械的特性が結合損失の減衰に及ぼす影響

松井 邦浩; 高橋 良和; 小泉 徳潔; 礒野 高明; 濱田 一弥; 布谷 嘉彦; CSモデル・コイル実験グループ

低温工学, 38(8), p.410 - 416, 2003/08

ITER計画の一環として、中心ソレノイド・モデル・コイル、CSインサート・コイル、Nb$$_{3}$$Alインサート・コイルを製作し、2002年までにそれらの試験を実施した。これらのコイルの交流損失測定は、コイルの特性を明らかにするために重要な試験項目の一つである。CSインサート・コイルとNb$$_{3}$$Alインサート・コイルの交流損失を、それぞれ熱量法及び磁化法で測定した。両コイル内には、複数の時定数を持つ結合損失が存在し、コイルに取り付けられた電圧タップやホール素子で循環電流が観測された。結合損失は、素線間の焼結が電磁力を受けることで剥がれ、素線間の接触抵抗が大きくなり、ある減衰定数をもって指数函数的に減少した。また、圧力損失の測定及び解析結果より、撚線とコンジットの間に電磁力により発生する隙間が、導体内を流れる冷媒の圧力損失に依存することが示されている。本論文では、結合損失の減衰定数が導体内に発生する隙間に依存することを明らかにした。仮に、コイルの本運転前にこの減衰定数を知ることができ、減衰定数に相当する電磁力をコイルに加えることができるならば、コイルの運転開始時には損失が低下した状態で使用することが可能となる。

論文

大電流超電導導体のパルス磁場損失の測定結果と結合電流回路

島本 進*; 村瀬 暁*; 西井 憲治*; 内藤 文信*; 松井 邦浩; 高橋 良和; 辻 博史

電気学会論文誌,B, 122(1), p.58 - 63, 2002/01

国際熱核融合実験炉(ITER)の超電導マグネット用46kANb$$_{3}$$Sn超電導導体の短尺サンプルのパルス磁場損失を、熱量法を用いて測定した。その結果、本導体は約1000本の素線から構成されているが、その素線間を流れる結合電流の時定数が30msであることが得られた。この結果をもとに、各素線の幾何学的解析を行い、実際の撚線のツイスト・ピッチより長い結合ループがあることを示した。これは、CSモデル・コイル実験結果の解析の基盤となるものである。

論文

CSインサート・コイルの交流損失特性

松井 邦浩; 布谷 嘉彦; 河野 勝己; 高橋 良和; 西井 憲治*; CSモデル・コイル実験グループ

低温工学, 36(6), p.361 - 367, 2001/06

CSインサート・コイルは超伝導導体の特性を評価するための単層ソレノイド・コイルである。このコイル用の導体には、Nb$$_{3}$$Sn超伝導線を1152本撚り合わせたケーブル・イン・コンジット導体が使用されている。このような導体ではその構造が複雑なため、導体で発生する交流損失を評価するのが困難である。CSモデル・コイルの試験を通じてCSインサート・コイルの交流損失を熱量法により測定した。また、短尺導体の交流損失を測定し、コイルの試験結果と比較・検討した。

論文

AC loss measurement of 46kA-13T Nb$$_{3}$$Sn conductor for ITER

高橋 良和; 松井 邦浩; 西井 憲治; 小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; 安藤 俊就; 辻 博史; 村瀬 暁*; 島本 進*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 11(1), p.1546 - 1549, 2001/03

 被引用回数:29 パーセンタイル:78.49(Engineering, Electrical & Electronic)

ITER用に開発されたNb$$_{3}$$S$$_{n}$$超電導体は、直径0.8mmの素線を約千本撚り合わせたもので、最大磁場13Tにおいて、46kAの運転電流値である。超電導導体の重要な特性の一つである変動磁場に対する損失(ACロス)を、冷媒ヘリウムが流れる空間が占める割合(ボイド率)をパラメータとした導体サンプルにおいて測定した。その結果、パルス・コイルにおける最適なボイド率は35~37%であることが示された。またCSモデル・コイルにおけるACロスの測定結果と導体サンプルの結果を比較検討した。その結果、導体サンプルの長さが十分でないことが明らかになった。しかし、コイルにおいては、ACロスは十分小さいことも示された。

報告書

An Investigation of A.C.Losses in two sub-size conductors for the ITER

R.J.Nelson*; 高橋 良和; 礒野 高明; 佐々木 知之*; 大都 起一*; 田尻 二三男*

JAERI-M 93-219, 48 Pages, 1993/11

JAERI-M-93-219.pdf:1.28MB

ITERトカマク装置のポロイダル・コイルに用いられる超電導導体の縮小モデル導体の交流損失(ヒステリシス及び結合損失)を測定した。ヒステリシス損失については素線からの予測値と一致したが結合損失については計算値を大きく上回る結果が得られた。

論文

極細多芯超電導線の結合時定数の直接法による測定

安藤 俊就; T.A.Painter*

低温工学, 25(6), p.390 - 393, 1990/00

極細多芯線のフィラメント間結合損失時定数を直接的に測定する装置を開発し、その時定数の磁界依存性について研究した。その結果、0.1Tの磁界範囲内の精度で時定数を測定出来、低磁界側にピーク効果が観測された。この現象をcritical state modelで解析し定性的に説明することが出来た。

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