2018 Fiscal Year Annual Research Report
Demonstration of a remountable high-temperature superconducting magnet and construction of universal joints toward the realization of an innovative fusion reactor
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26220913
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
橋爪 秀利 東北大学, 工学研究科, 教授 (80198663)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 仁 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (20236756)
江原 真司 東北大学, 工学研究科, 准教授 (30325485)
伊藤 悟 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60422078)
遊佐 訓孝 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60466779)
柳 長門 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (70230258)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | プラズマ・核融合 / 超伝導材料・素子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 接合部極限性能予測手法の開発：極低温・磁場環境下でREBCO線材の界面抵抗を非破壊で評価する手法を考案し、計測した界面抵抗を用いて高精度に接触抵抗を抽出する手法を確立した。また、接合抵抗の温度・磁場角度依存性を評価し、接合面に対して磁場角度が5度以内、かつ10 K以下の温度域で磁場増加による接合抵抗の増加が顕著にみられることを示した。加えてX線CTによって分析した真実接合面積と抽出した接触抵抗に相関関係があることを見出した。さらに渦電流探傷法による接合部内部空隙検出の可能性、ガイド波探傷法による接合部端部剥離検出の可能性についても示した。
2. 超伝導物理に基づく機能分割構造導体の設計：REBCO線材に陽子線照射を行い、照射量、照射位置と線材の臨界電流の関係性、およびその温度依存性を評価した。臨界状態モデルおよび自己磁場評価に基づいてピン配置を行った場合に臨界電流の低下を抑制する結果を得ており、理論予測が正しいことを示した。
3. 多孔質体を利用した冷却システムの性能予測と分割流路設計：本課題で導入した可視化用液体窒素クライオスタットおよび液体ヘリウムクライオスタットを用いて、金属多孔質体のプール沸騰の可視化および沸騰曲線の冷媒依存性の評価を行い、伝熱相関式の高度化を図った。また分割型マグネットの接合部および冷却流路をモデル化し、伝熱特性の流路形状、冷媒、電流負荷率依存性を評価し、冷却安定性についてのデザインウィンドウを構築した。
4. 100 kA 級のモックアップマグネット製作による分割型高温超伝導マグネット総合設計と実証：10 kA級REBCO導体のブリッジ式機械的ラップジョイントにジョイントピースと低温熱処理を導入し、液体ヘリウムクライオスタットを用いて、10 kA級通電試験を実施した結果、従来の1/6の製作時間、かつ1/3の接合抵抗を実現することに成功した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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