| 研究課題/領域番号 |
20H01889
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14020:核融合学関連
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| 研究機関 | 核融合科学研究所 |
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研究代表者 |
菱沼 良光 核融合科学研究所, 研究部, 准教授 (00322529)
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| 研究分担者 |
嶋田 雄介 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (20756572)
菊池 章弘 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (50343877)
小黒 英俊 東海大学, 工学部, 講師 (90567471)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
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| キーワード | 核融合 / Nb3Sn線材 / 高強度化 / 固溶強化 / 臨界電流特性 / 応力・ひずみ効果 / Nb3Sn / 内部強化 / 高Jc化 / HIP処理 / 核融合炉 / 内部補強 / 固溶強化機構 / HIP |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ITER以降の原型炉における超伝導マグネットに対して実用性及び生産性に優位なブロンズ法Nb3Sn極細多芯線の高強度化が切望されている。
これまでに、従来の外部補強による高強度化ではなく、金属学的相変態論に基づく固溶強化機構を利用した三元系ブロンズ（Cu-Sn-In）による新しく簡素な高強度化に成功し、最高の機械強度を示した。しかし、超伝導特性に大きく影響するブロンズ母材中の初期Sn量の低下が明らかになった。
当該研究では、これまでに得られた成果を更に高度化する目的で、高Sn濃度合金等を配置した外部Sn拡散等を駆使することで高超伝導特性と高強度を両立した革新的ブロンズ法の実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
核融合用大型導体に適用されているCIC導体方式では、横圧縮荷重による導体性能の劣化が懸念されており、三元系ブロンズ合金による内部マトリックス補強にて横圧縮荷重印加による性能劣化を抑制できることが明らかとなった。また、三元系ブロンズ合金の最適化の一環としてCu-In/Cu-Sn-Inの組み合わせによる「ハイブリッド母材」を考案し、Nb3Sn相の生成と（Cu,In）固溶体の高In濃度化が可能であることが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
三元系ブロンズ合金を適用することで、線材母材を簡易的な固溶強化機構で高強度化が可能となり、これまで懸念されていた横圧縮荷重印加による性能劣化を抑制する新しい方法を見出したことは学術的に意義深いと考えている。
本研究成果は、核融合だけでなく先進加速器や重粒子線医療分野にも波及する成果である。
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