電流分布可視化による積層高温超伝導接合部の冷却前評価手法確立への挑戦

利用电流分布可视化建立叠层高温超导结预冷评估方法的挑战

• 批准号: 17J02122
• 负责人: 陳 偉熙
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J02122/
• 关键词: 高温超伝導線材; 機械的接合; ラップジョイント; 接合抵抗; 接触抵抗率; X線CTスキャン; 超音波ガイド波探傷; ガイド波探傷; 渦電流探傷; 磁性金属細線; 空隙; 積層構造; 接触抵抗; 誘起コイル

ヘリカル型核融合炉の構成機器である超伝導マグネットの製造性、経済性および保全性を確保するために、高温超伝導導体を用いて分割製造することが提案されている。接合部では電気抵抗(接合抵抗)が存在するが、これが運転時の極低温環境下において周囲の超伝導導体に過度の温度上昇を引き起こさないと保証する必要である。本研究は接合抵抗を製作時の室温環境から予測する技術の開発が目的であり、X線CTスキャン、電磁非破壊検査に加え、超音波ガイド波探傷を適用した検討を行なってきた。まずX線CTスキャンを適用した要素試験の成果を本年度初めに論文として発表した。電磁非破壊検査の適用において、接合部内部に磁性金属細線を内含させることが検査に有用であることが数値解析より明らかになったため、実証に向けたさらに評価を行なった。渦電流探傷試験のプローブでの検出の可能性について評価し、プローブの位置ずれが生じた時の影響を分析した。この結果、0.1 mmのプローブ位置ずれによって生じる信号の変化は欠陥のそれ以上であることがわかり、渦電流探傷試験は接合部検査に適していないことが判明した。一方、超音波ガイド波探傷の適用において超音波ガイド波の励起および分析方法の高度化を検討した。検査手法の高度化のために超音波探触子の適用を検討し、最適な斜角探触子の角度の検証に加え、接合部に存在する欠陥の形状がガイド波の信号に与える影響を分析した。この結果から接合部端部に存在する剥離を定量的に検出できることが見込まれるものの、接合部内部に存在する欠陥の識別が困難であることがわかった。これらの非破壊検査技術の基礎検討を踏まえX線CTスキャンを用いて検証に限定し、より実機の体系に近い2列4層の中型接合試験体および2列10層の大型接合試験体を対象に評価試験を行った。

为了确保作为螺旋聚变反应堆组件的超导磁体的可制造性、经济性和可维护性，已经提出使用高温超导导体来制造它们的部件。结点处存在电阻（结电阻），需要保证在工作时的极低温环境下，不会导致周围超导导体温升过大。本研究的目的是开发一种在制造过程中从室温环境预测键合电阻的技术，除了X射线CT扫描和电磁无损检测之外，我们还应用了超声波导波探伤检测。首先，我们在今年年初发表了一篇关于使用 X 射线 CT 扫描进行元素测试结果的论文。在电磁无损检测的应用中，数值分析表明，在接头内部包含磁性金属细线对于检测是有用的，因此我们进行了进一步的评估以进行验证。评估了涡流检测中探头检测的可能性，并分析了探头未对准的影响。结果表明，0.1mm探头错位引起的信号变化大于缺陷的信号变化，表明涡流检测不适合联合检验。另一方面，在超声导波探伤应用中，研究了超声导波激励和分析方法的进展。我们正在考虑应用超声波探头来改进检测方法，除了验证角度探头的最佳角度外，我们还在研究接头中缺陷形状对导波信号的影响。虽然从这些结果预计可以定量检测接头端部处存在的剥离，但已发现难以识别接头内部存在的缺陷。基于这些无损检测技术的基础研究，我们将验证局限于X射线CT扫描，并针对2排4层中型接头试件和2排10层大型接头试件进行了验证，进行了更接近实际系统的评估测试。

项目成果

Investigation of the correlation between the electrical contact resistance and the contact area of mechanical lap joint fabricated with high-temperature superconducting tapes using X-ray microtomography

利用 X 射线显微断层扫描技术研究高温超导带机械搭接接头的接触电阻与接触面积之间的相关性

• DOI: 10.1016/j.fusengdes.2019.111284
• 发表时间: 2019
• 影响因子: 1.7
• 作者: Chen Weixi;Ito Satoshi;Yusa Noritaka;Hashizume Hidetoshi
• 通讯作者: Hashizume Hidetoshi

分割型高温超伝導マグネット接合部の接合抵抗予測手法の基礎研究

分体式高温超导磁体结电阻预测方法的基础研究

• 发表时间: 2018
• 作者: 陳偉熙;伊藤悟;遊佐訓孝;橋爪秀利
• 通讯作者: 橋爪秀利