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奥村 進; 荒川 和夫; 福田 光宏; 中村 義輝; 横田 渉; 石本 貴幸*; 倉島 俊; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.
Review of Scientific Instruments, 76(3), p.033301_1 - 033301_6, 2005/03
被引用回数：9 パーセンタイル：42.06(Instruments & Instrumentation)AVFサイクロトロンの運転において、ビーム電流減少を引き起こす数十時間に渡る10
台の磁場変動が生じていた。実験の結果より、励磁コイルからの熱によって鉄心温度が上昇し、ビーム特性の劣化を引き起こす磁場変動を発生させていることを明らかにした。鉄心温度上昇を防ぎ、高安定磁場を実現するために、メインコイルとヨークとの間への熱絶縁やトリムコイル冷却水温度制御の高精度化といった鉄心温度制御技術を開発した。この温度制御によって、磁場安定度
5
10
を達成し、2%のビーム強度安定度を得た。
西谷 健夫; Vayakis, G.*; 山内 通則*; 杉江 達夫; 近藤 貴; 四竈 樹男*; 石塚 悦男; 川島 寿人
Journal of Nuclear Materials, 329-333(Part2), p.1461 - 1465, 2004/08
被引用回数：16 パーセンタイル：68.67(Materials Science, Multidisciplinary)ITERではプラズマ位置制御用磁気センサーとして無機絶縁(MI)ケーブルを用いた磁気コイルを用いるが、これまでの照射試験においてMIケーブルの中心導体と外皮導体間に数Vの起電力(RIEMF)が発生することが観測されており、磁気計測に与える影響が懸念されていた。そこで磁気コイルをJMTRで照射し、照射中に磁気コイルの中心導体両端に発生する起電力を高感度電圧計で測定した。これまで懸念されていたRIEMFによる中心導体両端間の起電力は十分小さいことを確認したが、中性子フルエンスの増加とおもに熱起電力が発生する現象を観測した。この結果をITERの使用条件に外挿すると、1000秒以上の長時間運転では問題となる可能性があることを指摘した。
吉田 清; 礒野 高明; 杉本 誠; 奥野 清
JAERI-Data/Code 2003-014, 38 Pages, 2003/08
JAERI-Data-Code-2003-014.pdf:2.71MB
超伝導コイルを設計する場合には、検討すべき設計パラメータが多いため、磁界とインダクタンスの値を何度も繰返し計算しながら、コイル設計を収束させる必要がある。そのため、磁界とインダクタンスは簡便に計算できないと設計検討は進まない。実際に超伝導コイルを製作・励磁すると、静的磁界やインダクタンスの測定値と計算値は非常によく一致する。それは超伝導コイルのような鉄心を含まない空心コイルの静的磁界やインダクタンスは、数値解析で正確に求めることができるからである。それらの解析方法は1970年代に開発され確立した。本報告書は、その解析手法を実装した計算プログラム:COILについて説明する。さらに、実際に製作した超伝導コイルの磁界とインダクタンスの実測値と計算値の比較を示すことによって、本プログラムの検証とする。COILは、原研で開発中のトカマク型核融合装置で使用されるコイル形状を簡便に定義し、それらのコイルから発生する磁界及びインダクタンスを容易に計算できるプログラムである。最近のコンピュータの性能向上で、複雑で多くのコイルから構成されるトカマク装置であっても磁界とインダクタンスの値は数分間で計算でき、ITERの超伝導コイルなどの設計に利用されている。
Al導体の電磁力下での圧力損失特性; 圧力損失特性と撚線剛性の関係濱田 一弥; 松井 邦浩; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 加藤 崇; CSモデル・コイル実験グループ
低温工学, 38(8), p.417 - 424, 2003/08
日本原子力研究所は、 ITERの工学設計活動の一環として、NbAlインサート・コイル等を製作し、13Tの磁場下で国際共同実験を行った。これらの実験の結果、通電中の導体の圧力損失の変化を調べることによって、コイル状態では見ることのできない導体内部の撚線の動きを推測できることが明らかとなった。今回、NbSn素線とは機械的性質が異なるNbAl線材を用いた導体について、電磁力に対する圧力損失の挙動に注目して圧力損失を測定し、過去に行われた導体の測定結果とともに解析してまとめた。その結果、(1)定常状態における圧力損失は、NbSnを使用した導体とNbAl導体は、撚線構造が同じであれば、同様の特性を示すことがわかった。(2)同じ撚線構造でも、圧力損失特性にはばらつきが見られる。これは4次撚線とジャケット,中心チャンネル間に発生する隙間の効果であり、撚線ピッチが長い導体に発生し易いと考えられる。(3)圧力損失に対する電磁力の影響は、同じ撚線構造のNbSn導体よりもその影響は小さく、NbAl撚線は剛性が高いことがわかった。(4)ボイド率が小さくなるにつれて、圧力損失に対する電磁力の影響は少なくなり、撚線の動きを低減できることが明らかとなった。
奥村 進; 荒川 和夫; 福田 光宏; 中村 義輝; 横田 渉; 石本 貴幸*; 倉島 俊; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.
AIP Conference Proceedings 600, p.330 - 332, 2001/00
JAERI AVFサイクロトロンにおいて、ビーム電流を長時間一定に保つにはしばしば磁場調整が必要となっている。NMRプローブによる磁場測定と白金測温抵抗体による温度測定から、磁場と電磁石の鉄心温度との間に相関関係があることがわかった。メインコイルからの熱が主な原因となって鉄心温度が上昇し、ビームの不安定現象を引き起こしている。鉄心への熱を遮断するために鉄心とメインコイル間に温度制御した銅板を挿入した。それに加えて、ポール先端温度を独立に制御するために、トリムコイルの冷却水温度制御系を独立化した。磁場安定化のために、これら温度制御系の最適運転条件を見いだした。
奥村 進; 倉島 俊; 石本 貴幸*; 横田 渉; 荒川 和夫; 福田 光宏; 中村 義輝; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.
Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.283 - 285, 2001/00
サイクロトロンの磁場の変化によるビームの不安定性が近年大きく取り上げられている。前回の本研究発表会では、原研AVFサイクロトロンにおいては運転開始後、電磁石ヨークが主にメインコイルの放熱により数十時間にわたって上昇を続け、このためにビーム電流が減少することを突き止めたことを報告した。その後、さらに詳細なヨーク温度の分布泳ぎ磁場強度の時間変化を測定するとともに、熱解析コードによるシミュレーションも加えて検討した結果、主な熱源がメインコイルとトリムコイルであることを明らかにした。これに基づいて、メインコイルの放熱を断熱する装置と、ハーモニックコイルの温度をコイル電流に依らずに一定にする装置を設置した。試験運転では、運転開始50時間後もビーム電流を初期値の90%に保つという良好な結果を得た。一方で、これまで見えなかったサイクロトロン室の空気温度の影響が現れるなどの問題も出てきた。
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。
西谷 健夫; 飯田 敏行*; 池田 裕二郎; 石塚 悦男; 角田 恒巳; 河西 敏; 河村 弘; 森田 洋右; 長島 章; 中道 勝; et al.
JAERI-Research 98-053, 105 Pages, 1998/10
JAERI-Research-98-053.pdf:4.78MB
ITERをはじめとする核融合炉の計測装置の開発において最も重要な課題の一つは計測機器要素に対する放射線照射効果である。ITERの工学設計活動の一環として、セラミックス、窓材、光ファイバーといった基本要素及びボロメータ等の真空容器内計測センサーの照射試験を実施した。セラミックスに対しては、中性子による照射誘起伝導の測定を行った。光ファイバー、窓材及び反射鏡に対しては透過損失及び発光を
線、14MeV中性子、原子炉中性子について測定した。またボロメータについては新たにセラミックス基板ボロメータを開発し、
Co及びJMTRで照射試験を行った。磁気プローブについてはJMTRにおいて照射誘起起電力の測定を行った。
海老根 典也; 竹内 信次郎*; 荒 克之
JAERI-Research 96-058, 25 Pages, 1996/10
JAERI-Research-96-058.pdf:0.99MB
欠陥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の対称性が欠陥の存在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。
小野 通隆*; 向 博志*; 嶋田 守*; 和智 良裕*; 藤岡 勉*; 礒野 高明; 奥野 清; 高橋 良和; 杉本 誠; 樋上 久彰*; et al.
Cryogenics, 33(6), p.586 - 591, 1993/00
被引用回数：5 パーセンタイル：35.19(Thermodynamics)核融合炉用大型高性能超電導コイルの高電流密度化を目指し、原研と東芝は共同研究にてDPC-TJコイルを開発した。本論文はDPC-TJコイルの通電実験結果について述べる。DPC-TJコイルは、常電導転移を起こすことなく定格の24kA-40A/mm
の大電流・高平均電流密度状態を達成した。この間、コイルの不安定性を示す電圧スパイクの発生やAE信号の発生が非常に少なく、大変に安定したコイルであることが示された。さらに、高温励磁試験や、人為的常電導転移限界性能試験などを通し、大型強制冷凍コイルの設計に必要とされる多くの知見を得た。
辻 俊二; 閨谷 譲; 細金 延幸; 松川 誠; 高橋 実; 戸塚 俊之; 木村 豊秋
JAERI-M 91-196, 36 Pages, 1991/11
JT-60とJT-60Uにおける反磁性測定法について述べる。JT-60では、真空容器内に巻いた反磁性ループとトロイダル磁場コイル電流用ロゴスキー・コイル測定素子とし、新たに開発した極低ドリフト差動積分器を用いて反磁性磁束を取り出した。真空容器に流れる渦電流の影響はアナログ回路で補正し、ポロイダル磁場コイル電流による誤差磁束は数値演算で消去した。トロイダル効果も考慮してポロイダル・ベータ値を評価している。その結果、追加熱実験においてプラズマ蓄積エネルギーを10%以下の誤差で評価できるようにした。JT-60Uではロゴスキー・コイルを消去用ループで置き換え、測定精度を高めて誤差を5%以下に改善した。
Sn coil西 正孝; 礒野 高明; 高橋 良和; 安藤 俊就; 辻 博史; 内山 剛*; 青木 伸夫*; 市原 政光*; 鈴木 英元*
IEEE Transactions on Magnetics, 27(2), p.2280 - 2283, 1991/03
被引用回数：3 パーセンタイル：41.34(Engineering, Electrical & Electronic)高性能高磁界超電導コイルを開発した。本コイルの設計・製作と実験結果について報告する。本コイルは核融合炉超電導コイル用高性能超電導線材開発研究の一環として計画され、製作されたコイルであり、以下の点で画期的なコイルである。(1)発生最高磁界18.4Tは4.2Kの液体ヘリウム温度で動作する超電導コイルとして世界記録を更新するものである。(2)大型コイル用導体にそのまま適用できる複合多芯型で量産型の超電導線材を用いている。(3)有効内径30mm級の18T級コイルとして蓄積エネルギーが従来の半分以下の1.5MJとコンパクトである(コイル電流密度設計、応力設計の最適化)、(4)18Tまでの励磁時間は従来の18T級コイルの半分以下の12分と短時間である。
川崎 幸三; 平塚 一; 芹沢 保典*; 太田 充; 安光 直樹*; 深海 庸考*; 水口 忠良*; JT-60チーム
日本原子力学会誌, 29(11), p.999 - 1007, 1987/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)臨界プラズマ試験装置(JT-60)のガス注入装置及び予備電離装置には、プラズマ生成及び制御のため、高速応答、高制御精度などが必要である。さらに、これらは、真空容器の近傍に設置されており、高温・高磁場下での再現ある作動が必要である。JT-60では、プラズマ実験開始に先駆けて約4ヶ月のガス注入装置及び予備電離装置の性能試験を実施した。その結果、圧電素子弁の場合0.533Pam
/Sから53.3Pam/Sまでのガス注入量、5mS以下の応答速度、4%以下のガス注入制御精度を得た。また、高速電磁弁でも、9.310
~4Pamのガス注入量、5ms以下の応答速度を得た。電子入射型及びJXB型予備電離装置では、磁場中でも約280mA及び52Aの放電電流を得るとともに、真空リーク試験、絶縁耐電圧試験などでも当初の設定仕様を満足する結果を得た。
安東 俊郎; 大久保 実; 中村 幸治; 清水 正亜; 太田 充; 渡辺 隆*; 照山 量弘*
Journal of Nuclear Science and Technology, 24(9), p.730 - 741, 1987/09
被引用回数：3 パーセンタイル：37.73(Nuclear Science & Technology)臨界プラズマ試験装置JT-60のダイバータコイルの工学設計およびその熱的、機械的性能の実験による評価について報告する。設計では、セパラトリクス磁場配位、コイルの電磁力、応力、冷却、過電圧、コイルケースおよび熱保護板の誘導電流、電磁力、応力、ベーキング時およびプラズマ実験運転時のコイルケースへの入熱、温度上昇、熱除去などに関する検討結果を記述する。また、コイル導体溶接部の強度改善に関する技術開発、導体渡り部の補強効果、コイルケース内部指示構造のスライド特性、ベローズの曲げ特性、コイルケースおよび熱保護板の熱特性に関する実験結果について述べる。これらの検討評価の結果、本コイルは設計仕様を満足することを確認した。また,JT-60本体コイルの通電試験において、本コイルは設計定格の通電を実施し、その健全性を確認した。
高津 英幸; 山本 正弘; 大久保 実; 川崎 幸三; 安東 俊郎; 清水 正亜; 清水 徹*; 中尾 敬三; 原 泰博*; 芥沢 保典*; et al.
JAERI-M 85-136, 103 Pages, 1985/09
JT-60本体コイル通電試験が、昨年12月から2ヶ月強の期間を要して実施された。本試験の目的は、プラズマ生成に先立ち全コイルに最大定格まで電流を流し、本体、制御、電源などの全システムの健全性を確認することである。本報告はコイル通電試験の結果について、本体の熱構造的な観点からまとめたものであり、主な結論は以下の様にまとめられる。(1)全コイルを同時に最大定格まで通電することに成功し、全システムの健全性が確認された。(2)測定された歪、変位は設計値と比較的よく一致し、電磁力の支持が設計通りなされていることを示している。(3)電磁力による真空容器の振動が顕著であり、真空容器に取り付く桟器は振動対策が必要である。(4)熱構造的な観点から運転に対する制限項目が明らかとなった。(5)追加が必要と考えられる計測器が2点ほど指摘された。
C+C inelastic scattering杉山 康治; 鹿園 直基; 冨田 芳明; 池添 博; 立川 敏樹*; 竹腰 英子; 久保野 茂*; 田中 雅彦*
Phys.Lett.,B, 159(2-3), p.90 - 94, 1985/00
C+C非弾性散乱で励起されたCの2
状態のスピンがどの方向に向いているかを知ることは、核反応機構を解明するために重要である。今回の実験は、反応後放出されたCの2状態の運動量が、崩壊によってどう変わるかを測定することによって、2状態のスピンの向きを求めた。この実験は測定器として高運動量分解能が必要であり、原研で製作された重イオンスペクトロメータ「ENMA」で始めて可能になった。2状態のスピンの向きが入射エネルギーや散乱角度によってどう変わるかを詳しく測定した。その結果はDWBA法というモデル計算によって良く再現できた。
西 正孝; 奥野 清; 高橋 良和; 辻 博史; 安藤 俊就; 島本 進
低温工学, 19(2), p.163 - 169, 1984/00
核融合用超電導トロイダル・コイル開発を目的としたIEA国際協力作業-Large Coil Task(LCT)-用の日本のテスト・コイルの国内試験で得られた電気磁気的結果について述べる。
