| 研究課題/領域番号 |
15K06648
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| 研究機関 | 上智大学 |
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研究代表者 |
谷貝 剛 上智大学, 理工学部, 准教授 (60361127)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ケーブル・イン・コンジット導体 / 素線配置計測 / 撚りピッチ依存性 |
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| 研究実績の概要 |
核融合マグネットに用いられる大型の超電導導体は、直径1mm程度のNb3Sn超電導素線を多数回撚り合わせ圧縮して金属のケースに収納されたケーブル・イン・コンジット導体（CIC導体）である。複雑に絡み合った素線は、マグネット運転時に電磁力によって変位する部位が多数存在するため、通電回数の増加に伴って、脆いNb3Snが繰り返し曲げ歪みによって劣化し、導体の臨界電流特性が低下する現象が観測された。撚りピッチを短くして素線変位を少なくする試みによって特性劣化は抑制されたが、安定性低下や冷却系への負担増となる交流損失は大きく増大してしまった。これは、素線同士の圧着力の増加によって、接触抵抗値が減少し、磁場変動の遮蔽電流ループの時定数L/Rが増加する、いわゆる結合損失の増大が原因と考えられている。これまで結合損失の定量的な評価を行うことを目的に、導体内部の素線配置の直接計測の準備を進めてきた。CIC導体はエポキシで含浸して素線の動きを抑制した後に10mm間隔で切断され、その両面から抵抗値を計測する事で素線の配置と素線間接触抵抗値を取得、構造力学モデルと電気回路モデルを適用して導体の電流分布を解析する。具体的には、二重断熱真空容器に素線配置３D計測装置を封入し、冷凍機冷却によってサンプルを冷却して運転時の素線間接触抵抗を直接計測し、かつ素線配置を計測する。得られた素線配置から電磁力による素線の変位を構造力学モデルで解析して結合電流ループを算出、電気回路モデルを用いて電流分布を推定する。平成２８年度は、装置設計・製作が終了し、構造力学モデルと電気回路モデルの試作コード製作が完了している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初の予定では、平成２８年度に素線配置の計測を開始している予定であったが、装置設計・製作コストが重く、その削減のために研究協力者から冷凍機や現在使用していない真空容器を借用して製作コストを最小化した結果、装置の製作までは完了した。しかし、真空容器の選定や借用運搬の時間が予想以上にかかり、平成２８年度は装置の試運転にも至っていない。しかし、平成２９年度中に試運転・本運転の目処が立ったため、現在も鋭意準備を進めている。一方、数値解析の準備は試作コードが完成しているため、本試験後の解析コード運用には十分間に合うと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２９年度は、CIC導体の内部の素線配置を計測する装置が完成する予定である。また、従来の45mm１次撚りピッチのITER TF導体のスライスサンプルが研究協力者からすでに提供済みである事から、引き続き短い撚りピッチの導体の確保に努める事により、２９年度後半での２種類の導体の内部構造解析着手に努める。
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