| 研究課題/領域番号 |
12450116
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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 |
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)
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)
岩本 晃史 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (00260050)
柳 長門 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (70230258)
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| キーワード | 超伝導導体 / 交流損失 / 電流分布 / 安定性 / 大型超伝導応用 / 核融合 / 撚線 / SMES |
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| 研究概要 |
核融合炉やエネルギー貯蔵装置などへの超伝導の大型応用を考えた場合、超伝導導体の大電流容量化は不可避の課題であり、数十kA級〜百kA級の大型超伝導導体の研究開発が進められている。しかし、超伝導導体の大型化に伴い、従来の小型の超伝導線では観測されなかった大型超伝導導体特有の不安定性や交流損失の増大等が生じ、安定な大型導体の実現を阻んでいる。本研究では、導体内の電流分布を積極的に制御したより高安定な超伝導導体構造の開発を研究目標として、素線間の電流分布を積極的に制御した撚線構造とし、素線間の転流特性に必要な電流パスを確保しつつ、交流損失を低減した撚線及び導体構造の開発研究を行った。
まず、導体内の電流分布と交流損失の関係について考察した。撚線導体を用いた大型超伝導コイルの交流損失の測定結果から、運転周波数付近の低周波領域で交流損失が増大することが報告されており、大型超伝導コイルの実用化を阻む新たな要因として、その原因の究明が急がれていた。本研究では、撚線導体内の電流分布の不均一が導体長手方向に変化することがその原因であるとの推察に基づき、2本撚線を用いた要素実験によって、撚り乱れに起因する電流分布の不均一が交流損失増大の原因となることを示した。次に、これまでに得られた導体内の電流分布が安定性及び交流損失に及ぼす影響に関する研究成果に基づき、安定性と低交流損失をバランスさせた新しい超伝導導体の撚線構造の設計指針を提案した。本設計指針に基づいた試作導体の設計を行い、交流損失及び安定性を解析した。また、導体の製作性について検討するため導体試作を行い、その実現性を実証した。平成13年度は同導体を用いた交流損失の精密測定及び安定性の実験的な評価を行い、解析結果との比較検討を行い、高安定で低損失な新型超伝導導体設計のための指針を得る予定である。
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