核融合実験装置用大型超電導マグネットの冷却安定化及び保護

研究の成果を要約すると次のようになる。1.擾乱の定量化、安定性評価に関し、マグネットに生じる擾乱エネルギーの大きさを明らかにする見通しを得た。また、液体ヘリウムの種々の条件下での定常および過渡熱伝達特性のデータを集積し、高電流密度大型マグネットの安定評価基準を明らかにした。さらに、交流磁界による損失下での安定性を解析した。2.クエンチ検出・保護および診断に関し、超電導マグネット環境下における液体ヘリウムの絶縁特性のデータを取得し、クエンチ時のマグネットの保護方式に有用なデータを得た。また、音響方式による新しいクエンチ検出方式を提案し、その原理を検証した。さらにマグネット巻線の応力とAEの関係を明らかにした。3.冷却方式に関し、高電流密度大型マグネットに適していると考えられているSHE強制冷却導体について、導体の通電特性、SHEの流動特性、冷却特性さらに擾乱に対する流体の挙動を明らかにした。また、ヘッド圧を利用した加圧HeII冷却方式について導体の安定性向上を確認した。4.動的安定化に関し、先進材に適した新しい安定化法の概念を提案し、理論的、実験的検証を行なった。5.電流リード方式に関し、損失を大幅に低減する多段冷却電流リード方式について検討を行い、その優位性を明らかにした。以上の成果により、次期大型ヘリカル装置用超電導マグネットの設計に具体的に役立つデータが得られた。また、次期大型トカマク装置の超電導化に有用なデータが与えられるとともに今後のR&Dの方向性が明らかになった。

研究の成果を要約すると次のようになる。1.擾乱の定量化、安定性評価に関し、マグネットに生じる擾乱エネルギーの大きさを明らかにする見通しを得た。また、液体ヘリウムの種々の条件下での定常および過渡熱伝達特性のデータを集積し、高電流密度大型マグネットの安定評価基準を明らかにした。さらに、交流磁界による損失下での安定性を解析した。2.クエンチ検出・保護および診断に関し、超電導マグネット環境下における液体ヘリウムの絶縁特性のデータを取得し、クエンチ時のマグネットの保護方式に有用なデータを得た。また、音響方式による新しいクエンチ検出方式を提案し、その原理を検証した。さらにマグネット巻線の応力とAEの関係を明らかにした。3.冷却方式に関し、高電流密度大型マグネットに適していると考えられているSHE強制冷却導体について、導体の通電特性、SHEの流動特性、冷却特性さらに擾乱に対する流体の挙動を明らかにした。また、ヘッド圧を利用した加圧HeII冷却方式について導体の安定性向上を確認した。4.動的安定化に関し、先進材に適した新しい安定化法の概念を提案し、理論的、実験的検証を行なった。5.電流リード方式に関し、損失を大幅に低減する多段冷却電流リード方式について検討を行い、その優位性を明らかにした。以上の成果により、次期大型ヘリカル装置用超電導マグネットの設計に具体的に役立つデータが得られた。また、次期大型トカマク装置の超電導化に有用なデータが与えられるとともに今後のR&Dの方向性が明らかになった。