2016 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of the optimum mechanical contact interface structure and senario of joint load hysteresis for remountable high-temperature superconducting magnet
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26420849
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
伊藤 悟 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60422078)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 超伝導材料・素子 / プラズマ・核融合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
革新的核融合炉用超伝導マグネットの設計案として機械的接合法を利用した分割型高温超伝導マグネットが提案されている。本研究では、接合抵抗発生メカニズムの温度・磁場・応力依存性を定量化して最適機械接触界面構造を明らかにし、ミクロな接触界面物理とマクロな構造特性を踏まえてマグネット接合部の施工・運転・着脱までを想定した最適荷重シナリオを構築することを目的とする。
1) 最適機械接触界面構造の検討：接合面にインジウムを挿入したREBCO線材の機械的接合の接合抵抗を安定的に低減する接合部製作時熱処理の前処理として線材のベーキング処理が有効であり、TDSによる線材からの放出ガス分析により、ベーキング、熱処理温度の最適条件を決定することで、77 K自己磁場においてこれまでの最小接合抵抗率2.5 pΩm2を達成した。また、本手法を適用した接合では、10 K付近の磁場上昇による接合抵抗上昇の度合が小さくなることも確認した。さらに、本手法を大型導体に適用することで、従来の1/3以下の接合抵抗に抑えることができた。
2) 最適接合荷重履歴シナリオの検討：接合部製作時のインジウムのクリープ変形・接触圧力の緩和について実験的に評価し、接合部に挿入するインジウムの厚さが100μm以下であれば、接触圧力の緩和の問題がないことを示した。また液体窒素浸漬冷却体系にてREBCO線材の機械的接合の引張試験を実施し、インジウム層のせん断破壊後の変位と接合抵抗の関係を評価した。核融合炉マグネットの電磁力によって発生しうる変位を考慮した場合でも接合抵抗の上昇は軽微であり、許容できると結論づけた。さらに接合部の解体の1つの方法としてインジウムを融解させ、接合面の残留インジウムをシリコンオイルで除去する方法が有望であることも示した。
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Research Products
(10 results)
