2015 Fiscal Year Annual Research Report
自励振動式ヒートパイプ組み込みによる高温超伝導マグネットの冷却構造強化研究
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25289343
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
三戸 利行 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (10166069)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ヒートパイプ / 超伝導 / 低温 / 自励振動 / マグネット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合炉用の超伝導マグネットに高温超伝導体を用いることができれば、低温超伝導体を用いた場合に比べて、より高い安定性と経済性が期待できる。しかし、核融合炉に必要な大型の高温超伝導マグネットを実現するためには、マグネットの巻線内部で発生した熱をいかに効率よく短時間で外部へ取り出せるかが重要となる。熱を伝える能力が高い（熱伝導率が大きい）と考えられる金属板等を巻線内に挟み込む方法では、熱拡散率を同時に大きくすることができず、一定時間内に外部に取り出せる熱量には限界がある。そこで、高熱伝導率と高熱拡散率を同時に達成できる熱輸送素子としてヒートパイプに着目し、低温での動作が可能なシート状の自励振動式ヒートパイプ（OHP）をマグネット巻線内部に組み込んだ新しい冷却構造を開発研究している。巻線の一部に高温超伝導テープ線を用い、ヒーター、温度計等を埋め込んだコイルを製作し、複数のシート状OHPを組み込む。高温超伝導マグネットの運転時における冷却特性改善に対する組み込みOHPの効果を実証している。特に、マグネットクエンチ時に巻線内に発生する過度の温度勾配、その結果として生じる熱歪による巻線の機械的な損傷や超伝導特性の劣化を防止する効果について、実験及び解析の両面から、OHPの優れた熱輸送効果を実証している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
自励振動式ヒートパイプ(OHP)で冷却された高温超伝導試験コイルを、液体水素温度の低温に維持するための実験装置について、その性能及び安全性を更に高めるために輻射シールド部の改造が必要となり、新たな実験装置の設計、製作に時間を必要とした。そのため、研究の完了時期が1年遅れることとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の実験装置の改造をおえた後に、実験及びデータを解析を実施し、研究成果としてまとめる予定である。
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| Causes of Carryover |
自励振動式ヒートパイプ(OHP)で冷却された高温超伝導試験コイルを、液体水素温度の低温に維持するための実験装置について、その性能及び安全性を更に高めるために輻射シールド部の改造が必要となり、新たな実験装置の設計、製作に時間を必要とした。そのため、研究の完了時期が1年遅れることとなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記の改造を行った実験装置を使用し、実験データの所得、データの解析を行って、最終的な研究結果して纏める予定である。
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