2020 Fiscal Year Research-status Report
JT-60SA超伝導コイルの電気的安定性及び冷却安定性評価
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20K04422
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
中村 一也 上智大学, 理工学部, 准教授 (00407339)
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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 超伝導コイル / 安定性 / 核融合炉 / JT-60SA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合炉内超伝導コイルは隣接するコイル及び周辺機器の影響から様々な変動磁界が印加 され，その結果，損失が発生する。この損失は超伝導コイルの温度上昇，コイルの絶縁破壊 など安定性を阻害する要因の一つである。これらを定量的に見積り，電気的安定性評価を行い，それらの結果を用いて，超伝導コイルの冷却系統モデルを構築することは，核融合炉用 超伝導コイル技術の早期実用化に寄与すると考えられる。令和2年度の研究実績の概要を以下に示す。
［1］JT-60SA CSの過渡応答及び共振特性評価：JT-60SAと同様な周波数特性を持つJT-60Uの電源を高速フーリエ変換し，周波数成分を持つ入力電圧として解析を行った。その結果からモジュール数の増加と共に最大規格化電圧が増加することが確認された。また，モジュール数を増加させた場合，最大モジュール時（4モジュール）の最大規格化電圧0.067は電源の定格電圧5 kVにおいて，0.335 kVとなるため理想的に絶縁材端子間の電圧設計値（0.38 kV）を下回り，運転時にはモジュール内の導体間の絶縁は損傷しないことが示された。
［2］JT-60SA CSの冷却時における温度分布解析：CSモジュールの冷却試験結果を用いて，導体の温度分布解析モデルを作成し，実機冷却時の冷媒入出口の温度差及び冷却速度を評価した。実機運転時の冷却速度解析結果から実機運転時と同様に導体内の最大温度差を40 Kに保った。結果，約8日で供給温度は80 Kに達し，冷却速度は0.065から1.186 K/hに増加した。これによりCSモジュールを熱応力により破損しない条件における理想的な冷却速度が示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和2年度に計画していた［1］JT-60SA CSの過渡応答及び共振特性評価及び［2］JT-60SA CSの冷却時における温度分布解析は遂行することができた。よっておおむね順調に進展してる。また令和2年度から行われているJT-60SAの実証試験も順次行い，より精度の高い解析が行われていると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，令和2年度に取得したJT-60SAの実証試験結果をもとに令和2年度に作成した電気的解析モデル及び冷却解析モデルをより精度の高いものに作成しなおし，超伝導コイル内の絶縁破壊及び交流損失のメカニズムの検証及び熱負荷変動を考慮した冷却系統をモデル化を行い，最適な冷媒供給を調査する。
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| Causes of Carryover |
令和2年度はコロナの影響により旅費の使用ができなかったため次年度使用額（B-A）が生じた。令和3年度はこれらの予算を消耗品費及び人件費・謝金に振り分ける予定です。
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