| 研究課題/領域番号 |
11210209
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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 |
三戸 利行 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (10166069)
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| 研究分担者 |
山田 修一 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (50249968)
西村 新 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60156099)
佐藤 隆 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (80225961)
高畑 一也 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (10216773)
今川 信作 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (10232604)
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| キーワード | 高温超伝導 / 電流リード / 核融合 / 超伝導コイル / Bi2212 / Bi2223 / HTS / 国際研究者交流 |
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| 研究概要 |
超伝導工学は、核融合炉実現に必要不可欠な要素技術として重要視されており、総合的かつ系統的な開発研究が必要とされている。核融合実験装置への超伝導実応用研究の推進により、先駆的な研究開発の役割を果たすと共に、幅広い分野への超伝導応用工学の発展を期待して研究を推進している。
重要な研究テーマの一つとして、核融合実験装置に適用可能な30kA級高温超伝導電流リードの開発研究を行ってきた。現在までの成果として、ドイツ・カールスルーエ研究所(FZK)で開発された20kA級高温超伝導電流リードの冷却通電実験を、核融合科学研究所の大型超伝導実験設備を用いて国際共同研究として行った。高温超伝導部は銀金合金シースBi2223テープ材で構成されている。定格20kAの通電に成功し、1時間以上に渡る通電実験を繰り返し行って信頼性及び再現性を確認した。更に、励磁速度1kA/sの高速通電実験を行い、世界最大の電流値である40kAの通電に成功した。これらの結果から銀金合金シースBi2223テープ線材を用いた高温超伝導電流リードの高い安定性と安全性が実証された。Bi2223金銀合金テープ線材を用いた高温超伝導電流リードを大電流容量化する場合、複数のテープを積層した高温超伝導ユニットを多数配置する必要があり、電流分布を均一にすることが困難であると言う本質的な問題を持っている。
一方、拡散法で形成されるBi2212バルク材は、大容量導体の一体成型が可能であり、Bi2223金銀合金シース材に代わる高温超伝導電流リードの候補材料として有望である。拡散法により、チューブ状のセラミック基材の両表面に約150mmのBi2212層が形成される。外/内径20/16mm、長さ55mmの小型サンプルの大電流通電実験を行い、液体ヘリウム中で6.25kAの通電に成功した。次に、外/内径28/20mm、長さ200mmの大型サンプルの製作及び通電実験を行い、サンプル大型化にも成功した。更に、機械的な補強や高温超伝導が常伝導転移した場合の保護回路等を設けることにより、理想的な電流リード材料を構成することが可能と考えられ、開発を継続している。
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