電磁力平衡コイルを用いた超伝導磁気エネルギー貯蔵システムの研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10308021
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 嶋田 隆一 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (40206181)
• 研究分担者: 佐藤 義久 東芝, 電力システム社・電力技術管理部, 部長(研究職) ; 飯尾 俊二 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (90272723)
• キーワード: 電力系統 / エネルギー蓄積 / 超電導コイル / 超電導 / 磁界 / SMES / 電磁力 / 電力貯蔵

研究概要

直径1mの電磁力平衡コイルの巻き枠を、アルミ鋳物で作り、NC機械で工作し、巻き溝を一条のみ製作した。これを電磁力平衡ヘリカル巻線のガイドとして、そこにニオブチタン超電導電線直径0.8ミリを巻き込む前に、同サイズのふつう銅線で作業の練習を行った。この作業は夏から3ヶ月以上かかって巻線機の性能をチェックし、また改良を行った。
昨年製作した応力平衡コイル(SBC)に高温超電導電線を巻き、電流を流す実験を行った。巻き枠は昨年度製作したがそこに高温超電導電線400mを手作業で巻き、高温超電導電線による世界で初めてのヘリカルコイルができた。磁界分布の計測を行い、コイルの巻き線精度を確認の後、冷却し超電導化したことを確認した。
電磁力と支持構造物の応力とに関する理論的考察が進み、電磁力平衡の概念はさらに一段階を画することになった。すなわち、磁気エネルギーは張力の体積積分に正比例し、圧縮の積分に反比例することである。これはビリアル定理の展開であるがエネルギーを効率よく蓄積するための応力設計法がここからわかって来た。来年度はこの概念の検証に向かった実験装置を今年完成した巻き線機を使ってFBC-SBCハイブリッドコイルなる超電導コイルを製作するつもりで数値計算などの設計検討を行った。

研究成果

• [文献書誌] 佐藤義久、大崎朋也、野村新一、近藤潤次、浜島高太郎、嶋田隆一: "超電導エネルギー貯蔵装置用電磁力平衡コイルの最適化"電気学会論文誌D. 120巻1月号. 112-119 (2000)
• [文献書誌] S.Nomura,T.Osaki,J.Kondoh,H.Tsutsui,S.Tsuji-Iio,Y.Sato and R.Shimada: ""Force-Balanced Coil for Large Scale SMES""IEEE Trans on Applied Superconductivity. Vol.9 No.2 June. 354-357 (1999)
• [文献書誌] 野村新一、大崎朋也、高橋聖二、嶋田隆一、佐藤義久、山口作太郎: "鉄心法による超電導導体素線間の偏流解消実験"電気学会論文誌D部門. 119[4]. 481-486 (1999)
• [文献書誌] T.Murakami,Y.Komatsu,S.Tsuji-Iio,R.Shimada: "A Tokamak Device Using Force-Balanced Coils and Plasma Behavior"Journal of Plasma and Fusion Research. 75,No.3. 268-274 (1999)
• [文献書誌] J.Kondoh,K.Fujii,K.Nomoto,T.Harada,S.Tsuji-Iio,R.Shimada: "Development of high field Tokamak with force-balanced coil"Fusion Engineering and Design. 42. 417-423 (1998)
• [文献書誌] R.Shimada,J.Kondoh,Y.Sato,S.Tsuji-Iio: "Innovetive application of magnet system to fusion power"Fusion Engineering and Design. 42. 223-229 (1998)