超電導マグネットの高電流密度化を目指す安定化技術の研究

旨在提高超导磁体电流密度的稳定技术研究

基本信息

批准号：
62050043
负责人：
山藤馨
金额：
$ 17.92万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Fusion Research
财政年份：
1987
资助国家：
日本
起止时间：
1987 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

核融合装置の超電導化において強く要請されている超電導マグネットの高電流密度化を実現するために, 導体に多量の安定化材を使用する即来の安定化法にかわる新しい安定化技術を確立することを目指して, (A)超電導マグネット内の機械的擾乱の定量化と抑制, (B)超臨界圧ヘリウムによる新しい冷却法の開発, (C)超電導マグネットのクエンチ機構と保護対策, 等の項目を重点的に検討した. 以下に, 項目別に本年度の主な成果を示す.(1)超電導マグネットにおける導体のずれによる擾乱エネルギーの定量化について検討した. 超電導体の機械的特性やスペーサ間隔と擾乱の大きさとを関連させた導体のずれのモデルを提案し, その有効性を実験的に示した. さらに, 擾乱エネルギーを抑制するための導体構造を明らかにした.(2)突発的な導体のずれや構造体の微少破壊に伴う温度上昇や変位を定量的に測定するセンサとして, 高磁界・変動電流の近傍で使用可能な変位センサ, 温度分布を測定できる微小な温度センサアレイ等の開発を行った.(3)耐電圧特性が良好な単相冷媒の特長と簡便な液浸冷却を組合わせた超臨界圧ヘリウム浸漬冷却特性測定装置を開発し, 動作特性を検討した.(4)超臨界圧ヘリウムによる強制冷却ホローコンダクタに対する許容熱負荷を実験的に定量化し, 熱負荷パターンと安定性との関係を明らかにした. 又, CableーinーConduit型コイルの冷却法, クエンチ時の挙動等を詳細に検討した.(5)超電導マグネットにおける軸対称の構造解析コードを作成し, 熱収縮による応力分布を計算した. その結果, 剪断応力なひずみエネルギー密度は巻枠と線材が接するカド部で大きくなることが明らかになった.(6)大型低損失導体である超電導撚線ケーブルに対して, 低損失化と安定化の両面から決まる最適構造を提案した. 又, 撚線ケーブル特有の常電導転移現象のメカニズムを明らかにした.

In order to achieve high current density of superconducting magnets, which is highly demanded for superconducting nuclear fusion devices, we aim to establish a new stabilization technology that replaces the immediate stabilization method using a large amount of stabilizing material for the conductor, we focused on the following items: (A) Quantification and suppression of mechanical disturbances in superconducting magnets, (B) Development of a new cooling method using supercritical pressure helium, （c）超导磁铁的淬灭机制和保护措施。下面，我们按项目检查了今年的主要结果。（1）定量由超导磁体中导体移动引起的扰动能量。我们提出了一个导体移动模型，该模型将超导体的机械性能和干扰的大小相关联，并在实验上证明了其有效性。此外，揭示了用于抑制干扰能量的导体结构。（2）作为由于突然的导体移动和结构的较小分解而定量测量温度升高和位移的传感器，我们开发了位移传感器，可以在高磁场和可变电流的附近使用，以及可以测量温度分布的微型传感器阵列。（3）我们已经开发了一种超临界压力氦浸入冷却测量装置，将单相制冷剂的特性与良好的电压电阻特性和简单的液体浸入冷却结合在一起，并检查了工作特性。（4）我们使用超临界压力氦对强制冷却的空心导体进行了允许的热负荷，并揭示了热负荷模式与稳定性之间的关系。此外，我们已经详细检查了圆头螺丝线圈的冷却方法以及在淬火过程中的行为。（5）我们为超导磁体创建了一个轴对称结构分析代码。计算了由于热收缩而引起的应力分布。结果，发现在剪切应力下的应变能密度在CADD下增加，绕组框架和金属丝杆接触。（6）为超导链链电缆提出了最佳结构，该电缆是一个大，低损失的导体，它是一个大，低损坏的导体，是一个低损坏的导体，是从低损坏和稳定方面确定的。此外，阐明了扭曲电缆独有的正常传导转变现象的机制。