2021 Fiscal Year Research-status Report
核融合炉用大電流高温超伝導導体の通電特性の評価と解析
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19K14691
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
小野寺 優太 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (70823847)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 高温超伝導導体 / 高温超伝導線材 / 磁化測定 / 欠陥検出手法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合炉用超伝導マグネットには大電流容量の導体が必要であり、高温超伝導（HTS）線材を束ねたHTS導体の研究開発を進めている。導体を構成するHTS線材の通電特性は、温度・磁場強度・磁場印加角度によって複雑に変化するため、正確に把握する必要がある。また、HTS線材自体の品質保証技術は研究され、線材の生産技術として確立してきているのに対し、線材を積層・集合化した導体の品質を検査する方法については、導体そのものが研究開発段階であることから、技術的に確立していない。そこで、本研究では、HTS線材の通電特性をデータベース化するとともに最適な大電流HTS導体を設計・試作する。そして、導体の通電特性を評価するとともに、磁化測定を用いた新たな導体評価技術を開発し、欠陥検出および電流偏流の挙動を明らかにすることで、製作技術にフィードバックをかけ、大電流HTS導体の製作・評価技術の確立を目的とする。
2021年度は、2020年度に引き続き、欠陥位置判別手法を導体に適用するために、超伝導マグネットおよび真空容器の製作を行った。漸く冷却部の伝導部品が揃ったため、2022年度に組み上げを行う。また、回転・ベクトル測定機構付磁化測定用サンプルホルダーについても3DCADを用いた設計が完了し、製作を開始した。さらに、大電流HTS導体の温度可変・磁場中での通電試験を実施し、HTS導体の磁場中での通電特性のデータ取得を行った。電流偏流の挙動についても磁気センサを走査させる装置の製作が完了し、2022年度に複数枚のHTS線材を積層させた試料を用いて挙動を実測する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2021年度は、回転・ベクトル測定機構付磁化測定プローブを用いた評価システムを構築し、HTS線材の通電特性を評価する予定であった。しかしながら、回転・ベクトル測定機構付磁化測定用サンプルホルダーの設計が完了したものの、信号取得部分に用いる鞍型ピックアップコイルの製作において技術的な課題が生じた。極細線を用いた特殊形状コイルの製作のため、張力や巻線治具の調節を行っている。そのため、研究計画を修正し、大電流HTS導体の設計・試作および評価を行いデータ取得をするとともに、3軸ステージを用いて磁化測定新たな導体評価技術のさらなる開発検討を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、回転・ベクトル測定機構付磁化測定プローブを用いた評価システムを構築し、HTS線材の通電特性を評価する予定であった。しかし、プローブの信号取得部に用いるピックアップコイルの製作に技術的な課題が生じたため、大電流HTS導体の設計・試作およびデータ取得した結果の成果報告のために予算を使用した。
次年度は、従来の研究計画に従って、回転・ベクトル測定機構付磁化測定プローブを用いた評価システムの構築をするために予算を使用する予定である。そして、 HTS線材の通電特性を評価し、試作した導体の通電特性に対して定量的な解析を行う。また、磁化測定を用いた導体の欠陥検出手法についても、磁場印加用に超伝導マグネットを使用し強磁場化することで、HTS導体において測定可能な装置へと発展させる。さらに、電流偏流の挙動についても磁気センサを走査させる装置を用いて、HTS線材を積層させた試料を用いて挙動を実測する。
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| Causes of Carryover |
サンプルプローブの設計・製作において、長らく業者と協議を行い、漸く3DCADを用いた設計図の完成に至った。そこで、サンプルプローブの信号取得部であるピックアップコイルを製作するために極細線の銅線を購入した。しかし、特殊形状のコイルであることから、治具の工夫が必要であり、切れやすいため張力の調節が必要といった、技術的な課題が生じている。また、フランジやパイプといった他の部品についても見積りを依頼しているものの、世界的な情勢変化のためすぐに返答がもらえていない状況である。
2022年度の半ばまでには返答がもらえるため、部品の発注や実験に必要な機器の購入に使用するとともに、研究成果の報告のための旅費にも使用する予定である。
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[Presentation] Current- transport properties of HTS-FAIR conductor at variable temperatures in high magnetic field2021
Author(s)
Yuta Onodera, Toshiyuki Mito, Naoki Hirano, Kazuya Takahata, Nagato Yanagi, Akifumi Iwamoto, Hirotaka Chikaraishi, Shinji Hamaguchi, Suguru Takada, Tomosumi Baba, Noriko Chikumoto, Akifumi Kawagoe, Ryozo Kawanami
Organizer
27th International Conference on Manget Technology
Int'l Joint Research
