超伝導マグネットのミクロ安定性の体系的研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05452180
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 佐藤 隆 核融合科学研究所, 装置技術研究系, 助教授 (80225961)
• 研究分担者: 岩本 晃史 核融合科学研究所, 装置技術研究系, 助手 (00260050) ; 田村 仁 核融合科学研究所, 装置技術研究系, 助手 (20236756) ; 高畑 一也 核融合科学研究所, 装置技術研究系, 助手 (10216773) ; 三戸 利行 核融合科学研究所, 装置技術研究系, 助教授 (10166069)
• キーワード: ミクロ安定性 / 超伝導マグネット / 密巻マグネット / CICC / 超伝導素線 / 電流転流現象 / ポロイダルコイル / スケーリング則

研究概要

1.CICCマグネットのミクロ安定性
(1)密巻超伝導マグネットの安定性理論(裏面雑誌論文の上から1番目)をCICCマグネットに適用して提案した実用的設計基準(裏面雑誌論文5)に基づいて、核融合科学研究所の大型ヘリカル装置(LHD)3種(IV、IS、OVコイル)を設計し、前2種は製作完了し、OVコイルは大型ヘリカル実験棟で2コイルの巻線を完了した。
(2)内側垂直磁場(IV)コイル2台のうち1台(IV-L)の第2回単体冷却励磁試験を低温実験棟において1995年12月に行い、SHe冷却されたIV-Lをクエンチなしに定格電流20.8kAまで通電し、設計基準の妥当性を証明できた。その成果は1996年5月のICEC16で口頭発表する予定である。
(3)CICC内の電流分布不安定性に関する実験を2本撚線にて行い、ヒ-タ加熱によるクエンチと電流転流の定量的データを取得し、その限界加熱量を見いだした(裏面雑誌論文7)。今後理論との対比を行う。
2.密巻超伝導マグネットのミクロ安定性
(1)密巻超伝導マグネットの安定性理論(裏面雑誌論文1)の適用範囲を確認することを目的として、巻線内径90mmの非含浸密巻コイル2種を作成した。超伝導素線のCu比をパラメータとし、それらコイルの安定率Λ(=クエンチ電流/臨界電流)、限界擾乱発熱密度の測定を今後行う。
(2)密巻超伝導マグネットのGFRP巻枠の熱膨張係数(常温・極低温間)を測定した。このデータを用い、密巻マグネットの安定性についての解析を行う。
(3)各種密巻超伝導マグネットの安定率と巻線電流密度の相関関係をまとめた。
3.LHe直接冷却超伝導マグネットのミクロ安定性
(1)LHe直接冷却超伝導マグネットの限界擾乱発熱密度の解析を行い、安定化基準として擾乱等価電流を提案した。(96ASCで発表予定)

研究成果

• [文献書誌] T.Satow: "Optimum Conditions of Stabilizer Ratio and Critical Current Margin for Maximizing the Current Density of a Tightly-wound Superconducting Magnet" IEEE Tran. Applied Superconductivity. Vol.3,No.1. 539-542 (1993)
• [文献書誌] T.Satow: "Preset Status of Design and Manufacture of the Supercounducting Magnets for the Large Helical Device" IEEE Tran. Applied Superconductivity. Vol.3,No.1. 365-368 (1993)
• [文献書誌] K.Takahata: "Stability of Cable-in-conduit Superconductors for Large Helical Device" IEEE Tran. Applied Superconductivity. Vol.3,No.1. 511-514 (1993)
• [文献書誌] K.Takahata: "Stability Tests of the Nb-Ti Cable-in-Conduit Superconductor with Bare Strands for Demonstration of the Large Helical Device Poloidal Field Coils21GC04:IEEE Tran.MAGENTICS" Vol.30,No.4. 1705-1709 (1994)
• [文献書誌] T.Satow: "Practical Design Criterion of aSuperconducting Magnet wound from Cable-in-conduit Conductors with a Copper Matrix" 1994 Applied Superconductivity Conference,LQC-1,Boston. 1994
• [文献書誌] T.Satow: "Cooling and Excitation Tests of an Inner Vertical Coil for the Large Helical Device" Magnet Technology 14,Tampere,B9,Finland. (1995)
• [文献書誌] T.Satow: "Stability Analisis of Advanced Superconductors for the Large Helical Device" Transactions of Fusion Technology. Vol.27. 575-578 (1995)
• [文献書誌] 佐藤隆: "超伝導編4.2節 超伝導マグネットの基礎技術 (超伝導・低温工学ハンドブック)" オーム社, 24/(1158) (1993)