2015 Fiscal Year Research-status Report
トカマク炉の小型化及び先進ダイバータ実現へ向けた革新的超伝導コイル概念
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26820403
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
宇藤 裕康 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門 六ヶ所核融合研究所, 研究職 (50566247)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 核融合原型炉 / 超伝導コイル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
革新的な鎖交型超伝導コイルシステム概念を構築し、パルス運転が可能な小型定常炉概念を創出するために、今年度は超伝導導体電流値の磁場方向依存性のデータベース構築、及び鎖交型超伝導コイル設計コードへの連結による設計コードの改良、鎖交型超伝導ポロイダル磁場(PF)コイルの構造概念の検討を中心に以下のとおり研究を進めた。
(1) 鎖交型超伝導コイル概念において重要となる、超伝導コイル線材の選定並びにコイル寸法を決定するため、鎖交型超伝導コイルの候補線材であるNbTi、Nb3Sn、Nb3Alの超伝導コイル導体に対して、磁場強度と磁場方向を変化させた際の導体電流値を数値計算で求め、鎖交型超伝導コイル設計用データベースを構築した。
(2) 上記(1)において構築したデータベースを、昨年度開発した鎖交型超伝導コイル設計コードに連結することで、より詳細な設計検討が可能なコイル設計コードに改良した。これにより鎖交型超伝導中心ソレノイド(CS)コイルやポロイダル磁場(PF)コイル設計コードの確度を向上し、超伝導コイル線材の選定並びにコイル寸法が設計できるようになった。
(3) 改良した鎖交型超伝導コイル設計コードによる解析結果、および先進ダイバータ平衡配位検討をもとに、先進ダイバータ平衡配位形成に必要なコイル電流値を満たす鎖交型PFコイルの仕様の見直し、特に鎖交型PFコイル自身にかかる電磁力支持方法や巻線方法を再検討し、より成立性の高いコイル構造概念を検討した。
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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
磁場強度と磁場方向を変化させた際の導体電流値を解析的に求め、鎖交型超伝導コイル設計における重要な超伝導導体電流値の磁場方向依存性のデータベースを構築した。これにより鎖交型超伝導中心ソレノイド(CS)コイルやポロイダル磁場(PF)コイル設計コードの確度を向上し、超伝導コイル線材の選定並びにコイル寸法が設計できるようになった。さらに電磁力支持方法や巻線方法などの工学的検討を進めることにより、鎖交型超伝導コイルシステムにおいて考慮すべき設計上の制限が明確になった。これらにより様々な炉心プラズマに対応する鎖交型超伝導コイル設計検討が行えるようになり、鎖交型超伝導コイルシステム概念を用いた小型定常炉に向けた検討が進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
鎖交型超伝導コイル設計コードを炉設計システム解析コードと連結し、設計パラメータの感度解析を行うと共に、電磁構造解析や巻線方法と合わせた構造設計にフィードバックしながら、鎖交型超伝導コイルシステム概念を用いた小型定常炉の概念構築を目指す。
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| Causes of Carryover |
今年度はコード開発を中心とした研究であり、次年度以降に下記の計画のようにより詳細かつ大規模な解析を行う方が研究開発を効率良く進められると判断したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
鎖交型超伝導コイル設計コードと炉設計システム解析コードと連結した設計パラメータの感度解析、より詳細かつ大規模な電磁構造解析のために解析用PCおよびソフトウェアを購入し、研究成果の発表及び超伝導コイル、炉システム設計の専門家との討論・情報交換のため、国際会議及び国内学会に参加する。
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