核融合炉用大型超伝導マグネットのための大電流先進高温超伝導導本の開発研究

聚变反应堆大型超导磁体用大电流先进高温超导导体研发

• 批准号: 07J10384
• 负责人: BANSAL Gourab
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: The Graduate University for Advanced Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J10384/
• 关键词: 核融合炉; 超伝導マグネット; 高温超伝導; 大電流導体; ビスマス; イットリウム; Bi-2223; YBCO

核融合エネルギー炉の大型超伝導マグネットに用いることを想定した大電流容量高温超伝導(HTS)導体の開発をめざした基礎研究を行った。近年、HTS線材の開発が急速に進んでいるが、代表的なビスマス2223(Bi-2223)、および、イットリウム(YBCO)系に特有なテープ形状の線材を用いた10kAを超えるコイル巻線用大電流容量導体はまだ開発例がない。本研究では全く新しい試みとして、テープ線材を単純に積層するという導体構造を提案した。これによりセラミック系の酸化物超伝導材料を用いながら機械的に強固で製作性の良い導体が構成できる。ただし、これは、従来の低温超伝導(LTS)導体では選択できない発想であり十分な検証を必要とする。本研究では、まず、HTS導体を実際に試作する前にこのことを確かめるため、LTS/HTSハイブリッド導体という世界で初めて提案した導体を活用することによって、HTS部分に対して極端に不均一な電流分布を与える実験を行った。この導体では、積層したHTS線材間の接触抵抗を小さくする構造を採用していることもあり、電流分布の不均一に起因する不安定性が生じないことを確かめた。次に、実際に10kA級のHTS導体サンプルを試作し、温度を4.2〜30Kの範囲で可変にする工夫をして特性試験を行った。その結果、素線の特性をもとに磁場分布を正確に考慮して予測される臨界電流まで安定に通電でき、導体製作に伴う劣化が生じないこと、また、局所的な熱擾乱を与えるヒータを用いて安定性試験を行ったところ、ヘリウムで直接冷却されたLTS導体に比べて数十倍大きなパワーを入れてもクエンチが生じないことを観測し、HTS導体の優れたポテンシャルを実証することに成功した。

我们进行了基础研究，旨在开发具有高电流容量的高温超导（HTS）导体，用于聚变能反应堆的大型超导磁体。近年来，高温超导线材的开发进展迅速，已经开发出使用典型的铋2223（Bi-2223）和钇（YBCO）系统特有的带状线材的用于超过10kA线圈绕组的大型线材目前还没有正在开发的电流容量导体的例子。在这项研究中，我们提出了一种带线简单层压的导体结构，作为一种全新的尝试。因此，可以使用陶瓷基氧化物超导材料构造机械强度高且易于制造的导体。然而，这是一个使用传统低温超导（LTS）导体无法选择的想法，需要彻底验证。在本研究中，为了在实际制作 HTS 导体原型之前确认这一事实，我们将使用世界上第一个提出的导体 LTS/HTS 混合导体，在 HTS 部分中创建极其不均匀的电流，我们进行了实验。给出分布。该导体采用了降低堆叠高温超导线之间接触电阻的结构，并且我们已确认不会出现因电流分布不均匀而导致的不稳定。接下来，我们实际制作了原型10kA级HTS导体样品，并通过使温度在4.2至30K范围内变化来进行特性测试。因此，可以稳定地导电至通过基于电线特性精确考虑磁场分布而预测的临界电流，并且在使用氦气进行稳定性测试时不会出现与导体制造相关的劣化。我们观察到，即使施加比直接用氦冷却的 LTS 导体高数十倍的功率，也不会发生猝灭，这证明了 HTS 导体的出色潜力。

项目成果

Experimental Results of Large-Current Capacity HTS Conductors

大电流容量高温超导导体的实验结果

• 发表时间: 2008
• 期刊: IEEE Trans.Applied Superconductivity (未定)
• 作者: G. Bansal;他4名
• 通讯作者: 他4名

High-temperature Superconducting Coil Option for the Fusion Reactor FFHR

聚变反应堆 FFHR 的高温超导线圈选项

• 发表时间: 2008
• 期刊: Plasma and Fusion Research 3
• 作者: G.Bansal;N.Yanagi;et. al.
• 通讯作者: et. al.