2014 Fiscal Year Annual Research Report
大型ＣＩＣ導体の大電磁力下における素線のキンク変形による特性劣化の原因究明
| Project/Area Number |
24360103
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
宮城 大輔 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10346413)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津田 理 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10267411)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | CIC導体 / 超伝導コイル / 核融合装置 / 変流 / 拠り乱れ / 電磁力 / 循環電流 / 素線変形 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
核融合炉用超伝導コイルに用いられる導体として，複数の細い超伝導素線を多段階に撚り合わせたケーブルを金属管に収納したケーブルインコンジット導体（CIC導体）が用いられているが，通電後の導体の一部に素線のキンク現象が見られ，その原因究明が急務となっている。この要因として，コンジットへの収納時に規則的な撚り線構造が崩れる「撚り乱れ」や冷却時の熱収縮など様々な要因が検討されているが，我々は拠り乱れによって外部からの変動磁場により誘起される循環電流が各素線によって大きく異なる偏流現象が発生し，外部磁場と複雑な電流分布との間に局所的に大きな電磁力の発生に起因する可能性について検討を行った。具体的には，CIC導体内の素線軌跡と実験により得られた素線間の接触抵抗を用いて超電導マグネットの簡易運転モデルにおけるダイナミクスな循環電流分布を求め，理想的な梁モデル（梁の長さは1次サブケーブルの撚りピッチ）に電流分布より求められる最大荷重を印加した際の曲げ変形を評価し，導体内の電磁力と素線変形の関連性について検討を行った。定常横方向荷重に対する直線梁の変位は梁中央部で最大6.45mmとなり，循環電流による局所的な電磁力によるキンク発生の可能性を示した。さらに，CIC導体表面に位置する素線軌跡から導体表面梁を抽出し，拠り乱れによる梁の長さと循環電流の不均一分布による局所的な電磁力分布が素線位置の変位量に及ぼす影響の検討を行った。素線間の接触抵抗が小さいほど循環電流が大きくなり，分布の不均一性が増加するため局所的な電磁力が印加され易く，また，導体外形が矩形の導体は円の導体に比べて表面梁が存在する素線数が多くなるため，局所的な電磁力により劣化し易いことを示した。以上から，n次撚りピッチ長を最終撚りピッチ長の因数となるように選定することは偏流の抑制に加え，素線変位の抑制にも効果的である。
|
| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
|
