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礒野 高明; 小泉 徳潔; 奥野 清; 栗原 良一; 西尾 敏; 飛田 健次
Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1257 - 1261, 2006/02
被引用回数：6 パーセンタイル：40.32(Nuclear Science & Technology)ITER工学設計活動において13Tを発生できる大型超伝導コイルが開発された。しかし、より経済競争力を持つ核融合発電システムを実現するためには、より高磁場が要求されている。原研で概念検討が行われている発電実証プラントには、大きさはITERと変わらないが、16から20Tの磁場を発生できるトロイダル磁場(TF)コイルが要求されている。この磁場を実現させるには、先進的超伝導材料であるNb
Alや高温超伝導材(HTS)を使用することが考えられている。HTSについては、4K, 20Tにおいて十分な性能があり、銀シース型Bi-2212を用いた強制冷凍導体を提案し、必要な構成比を算出した。しかし、酸素中における精度の高い熱処理方法など、技術的な課題は多い。一方、NbAlについては、大型コイルは原研において開発されており、16Tを発生させる技術は開発されている。さらに、巻線部をグレーディングすることで、17Tの発生可能性を検討した。
礒野 高明; 河野 勝己; 濱田 一弥; 松井 邦浩; 布谷 嘉彦; 原 英治*; 加藤 崇; 安藤 俊就*; 奥野 清; 坊野 敬昭*; et al.
Physica C, 392-396(Part2), p.1219 - 1224, 2003/10
核融合応用を目的として、4.2Kへの熱浸入の少ない60kA高温超伝導(HTS)電流リードの開発及び試験を行った。本HTS電流リードは、低熱浸入量だけではなく、事故時の安全性も考慮した設計となっている。HTS電流リードは、強制冷凍の銅リード部と伝導冷却のHTSリード部から構成される。HTSリード部は、288本の銀合金シース型Bi-2223テープをステンレスのチューブ上に円筒状に配置しており、自己磁場のテープに対して垂直な成分を減少させることにより、HTSの臨界電流の低下を抑える工夫を行っている。さらに銀合金として、熱伝導を減少させるため10%の金を含んだ銀を使用している。HTS部の直径は146mm,長さは300mmである。試験の結果、世界最高記録である60kA通電に成功した。この時の銅リード部の冷媒条件は入口温度20Kで冷媒流量3.2g/s,4.2Kへの熱浸入量は5.5Wであり、冷凍機電力としては従来の電流リードと比較して1/3まで減らすことができた。この結果により、核融合用大型HTS電流リードの技術が確立できた。
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：24 パーセンタイル：70.26(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。
小泉 徳潔
JAERI-Research 99-076, p.198 - 0, 2000/02
JAERI-Research-99-076.pdf:13.19MB
大電流強制冷却超電導導体は、交流損失低減のために、素線間に絶縁層あるいは高抵抗層を設ける。これらの導体の実証試験で、それぞれが臨界電流値の1/20,1/5でクエンチする不安定現象を観測した。この原因を実験・解析の両面から研究して、電流偏流によってクエンチが起こることを論証した。これらの導体では、わずかな撚線の乱れのために、もれ磁束が零とならないループが存在する。これまでの中規模のコイルでは、このループに誘起される循環電流は小さく問題とならなかった。一方、コイルが大型化して、磁場が高くなったために、もれ磁束が大きくなって、大きな循環電流が発生するようになった。このために、大きな電流偏流が発生して、大幅なクエンチ電流値の低下を引き起した。一方、電流偏流による不安定現象の解消方法も本研究のなかで考案し、その技術を実証した。
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。
小泉 徳潔
電気学会原子力技術研究会資料 NE-99-6, p.29 - 34, 1999/00
Nb
Alは、その本質的な超電導特性の高さ、歪みに対する臨界電流値の劣化の小ささのために、核融合炉トロイダル磁場コイル導体への応用に最も適した材料である。原研では、これらの利点に着目して、1986年からNbAl導体への開発を行ってきた。その結果、600A/mm
(12T、4.2K)の高臨界電流密度を有するNbAl素線の大量生産技術を世界に先駆けて開発した。また、13T-46kA高磁場大電流導体の製作技術も開発した。この導体の臨界電流性能を測定したところ予想値を達成していることが確認された。これによって導体製作技術が妥当であることが実証できた。なお、この導体の13Tにおける臨界電流値は約100kAと評価され、定格値に対して、十分な裕度を有することも確認できた。
小野 通隆*; 和智 良裕*; 嶋田 守*; 真田 芳直*; 向 博志*; 浜島 高太郎*; 藤岡 勉*; 西 正孝; 辻 博史; 安藤 俊就; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 3(1), p.480 - 483, 1993/03
被引用回数：4 パーセンタイル：45.32(Engineering, Electrical & Electronic)核融合炉用超電導コイル開発を目的として東芝と原研が共同研究で開発した高電流密度・大型・高磁界・大電流・高剛性の強制冷凍型NbSn超電導コイル(DPC-TJ)の通電励磁実験結果について報告する。本実験結果により、大型超電導コイルの高電流密度化の可能性が実証された。
青木 伸夫*; 大垣 後久*; 野口 一朗*; 向 博志*; 嶋田 守*; 浜島 高太郎*; 中山 茂雄*; 藤岡 勉*; 高橋 良和; 安藤 俊就; et al.
Cryogenics, 33(6), p.581 - 585, 1993/00
被引用回数：2 パーセンタイル：17.49(Thermodynamics)核融合炉用大型高性能超電導コイル開発の一環として、特に大電流大型高磁界コイルの高電流密度化を目指し、DPC-TJコイルが製作され、試験・評価された。本論文では、DPC-TJコイルに用いられた高性能超電導導体の製作について述べる。本導体はケーブル・イン・コンジット方式強制冷凍型導体であり、12T-24kAの定格性能を有する。コイルに巻かれた導体としては世界最大容量の導体である。本導体を製作するに当たり、チューブ法(NbTi)Sn超電導線を採用することによって600A/mm-12Tという高い臨界電流密度性能を得たとともに、ロール・フォーミング方式によるケーブル・イン・コンジット導体の連続製造ラインを整備し、DPC-TJコイル用高性能導体を安定に製作することができた。
西 正孝; 安藤 俊就; 辻 博史; 向 博志*; 浜島 高太郎*; 藤岡 勉*
低温工学, 27(3), p.207 - 216, 1992/00
核融合炉用大型高性能超電導コイルの開発を目指し、原研と東芝は共同研究でDPC-TJ計画を進めて来た。本論文では、本計画における試験コイルであるDPC-TJコイルの設計と製作について紹介する。DPC-TJコイルは、40A/mmという高い平均電流密度を、核融合炉で必要とされる高磁界大電流高剛性の大型超電導導体にて達成することを目的としたコイルであり、本計画の中で考案したプリフォームド・アーマ方式を採用することによって、この高電流密度と高剛性を両立させることが初めて可能となった。
青木 伸夫*; 大垣 俊久*; 野口 一朗*; 向 博志*; 嶋田 守*; 浜島 高太郎*; 中山 茂雄*; 藤岡 勉*; 高橋 良和; 安藤 俊就; et al.
低温工学, 27(3), p.221 - 225, 1992/00
核融合炉用大型高性能超電導コイル開発の一環として、特に大電流大型高磁界コイルの高電流密度化を目指し、DPC-TJコイルが製作され、試験・評価された。本論文では、DPC-TJコイルに用いられた高性能超電導導体の製作について述べる。本導体はケーブル・イン・コンジット方式強制冷凍型導体であり、12T-24kAの定格性能を有するコイルに巻かれた導体としては世界最大電流容量の導体である。本導体を製作するにあたり、チューブ法(NbTi)Sn超電導線を採用することによって600A/mm-12Tという高い臨界電流密度性能を得たとともに、ロール・フォーミング方式によるケーブル・イン・コンジット導体の連続製造ラインを整備し、DPC-TJコイル用高性能導体を製作することができた。
西 正孝; 高橋 良和; 礒野 高明; 今野 雅行*; 吉田 清; 小泉 興一; 多田 栄介; 辻 博史; 奥野 清; 安藤 俊就; et al.
Proc. of IEEE 13th Symp. on Fusion Engineering,Vol. 1, p.780 - 783, 1990/00
原研にて設計作業が進められている次世代のトカマク型核融合実験炉(FER)の超電導トロイダル・コイル開発のために原型トロイダル・コイル計画が立案され、30kA-12Tの大電流・高磁界の高性能原型トロイダル・コイル用超電導導体の開発が進行中である。原型トロイダル・コイル用導体として、TMC-FF、プリフォームド・アーマ、アドバンスト・ディスクの3種類の導体が開発され、それぞれ、2m規模の試作コイルの製作が成功裏に完了した。また、各導体の特性を把握するための多くの種類のサンプルの製作もほぼ完了し、評価作業が進行中である。原型トロイダル・コイルの設計も進み、FERにおけるのと同じ環境を与える試験装置の設計もほぼ完了に近い状態にある。
西 正孝; 辻 博史; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 礒野 高明; 安藤 俊就; 島本 進; 向 博志*; 浜島 高太郎*; 白木 八男*; et al.
Proc. of the 11th Int. Conf. on Magnet Technology,Vol. 2, p.856 - 861, 1990/00
DPC-TJは核融合炉トロイダル・コイル開発の一環として原研が(株)東芝と共同研究にてその開発・製作を進めている高電流密度、高磁界、大電流の大型超電導コイルである。現在、DPC-TJの製作はほぼ終了し、原研のDPC試験装置による試験を間近に控えた状況にある。本件では、DPC-TJの製作に関連して行われた実証試験の結果とDPC-TJ本体の試験方法等について報告する。
奥村 義和
機能材料, 0(7), p.42 - 53, 1989/07
広い面積から大電流のイオンビームを発生する技術が、核融合プルトニウムの加熱用に急速に進展してきた。現在では、多極磁場型プラズマ源と多孔型電極を用いて、イオン源単体として100KeV、100A級のイオンビームを準定常的に発生させる技術が確立されている。工業的な応用を念頭に、これらの大電流イオン源の技術を概説する。
西 正孝; 安藤 俊就; 吉田 清; 島本 進
JAERI-M 8134, 28 Pages, 1979/03
冷却面に溝を設けたいくつかの模擬導体を作製し、そのヘリウム沸騰熱伝達特性の測定を行なった。次に、この結果を使用して、大型超電導トロイダルコイルの安定性解析を行なった。解析モデルは、導体に沿っての磁界および冷却特性の変化を考慮したものである。
