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

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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。