2023 Fiscal Year Annual Research 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, 教授 (00407339)
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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 超伝導コイル / 核融合炉 / JT-60SA / 安定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合炉用超伝導コイルには隣接するコイルから様々な磁界が印加され，コイル内に誘導電流が発生し，交流損失が発生する。この交流損失はコイル内の冷媒(超臨界ヘリウム)温度上昇，圧力上昇を発生させ，コイル通電やヘリウム冷凍機の運転に影響を与えるため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，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。
本研究では，電源電圧変動を考慮した過渡応答及びコイル内共振特性解析，JT-60SA 超伝導コイルのクールダウン時のコイル内温度分布解析を行いJT-60SA超伝導コイルの安定性を評価することを目的とした。研究期間（2020年度～2023年度）の成果を以下に列挙する。
≪ポロイダル磁場コイル内電圧分布解析≫
JT-60SA PFコイル及び受動構造物（クライオスタット，真空容器，安定化板）を含む回路モデルを作成し，受動構造物による導体間電圧への影響を評価した。その結果，電源による共振現象はPFコイルの運転に対して影響を及ぼさないことが示された。さらに，受動構造物によるPFコイルの導体間電圧への影響は小さいことが示された。
≪クールダウン時におけるJT-60SA CSの冷却安定性評価≫
クールダウン時におけるJT-60SA CSコイル内の温度分布解析モデルを作成し，冷媒の質量流量や供給温度を変化させた際のコイル内の最大温度差や冷却速度への影響を評価した。その結果，冷媒inletとoutlet温度差とコイル内の最大温度差及び冷却速度の関係が示された。また，目標となる冷却時間やコイル内の最大温度差の制約に対して，冷媒inletとoutlet温度差を設定するための指針が示された。
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