科学者たちは、2020 年に計画されたプロジェクトの完了を脅かしていた ITER 核融合炉の巨大な超伝導磁石に関する技術的問題を解決しました。
超電導ケーブルの承認された設計があまりにも早く劣化の兆候を示していることをテストが示した後、別の設計の米国メーカーからのサンプルはうまくいきました.しかし、ケーブルの製造を担当する ITER のパートナーである日本は、独自の方法で、すべての条件を満たしていると思われる安価な代替手段を開発しました。 「完全に安定しています。問題が完全に解決されたと確信しています」と、ITER テクニカル ディレクターの Rem Haange は言います。
フランスで建設中の国際プロジェクトである ITER は、太陽や星で起こるように、水素同位体を融合させることで発電できることを示すことを目指しています。水素燃料は、プラズマの形で、約 1 億 5000 万°C に加熱する必要があります。その状態で制御するには、巨大で強力な超電導電磁石が必要です。
問題を引き起こしている導体は、原子炉の中央にある高さ 13.5 メートルの 6 つのコイルのスタックである中央ソレノイド用です。中央のソレノイドは、巨大な変圧器の一次側のように機能し、13 テスラの磁場を作り出し、トカマクとして知られるドーナツ型のリアクターの周りに 1500 万アンペアのプラズマ電流を誘導します。このような磁場を生成するために、ソレノイドにはニオブとスズ (Nb3) の化合物で作られた 43 キロメートルの超伝導ケーブルが必要です。 スン）。
脆性化合物の製造は複雑です。ニオブとスズは別々のフィラメントで一緒に巻かなければならず、コイルが最終的な形状に巻かれたら、加熱してニオブとスズを超伝導化合物に反応させます。 Nb3 の場合の安全対策として銅も含まれています。 Sn は突然超伝導特性を失い、電流が流れる場所が必要になります。
ITER 設計に従って日本で製造されたケーブル サンプルは、スイスのフィリゲンにあるポール シェラー研究所の SULTAN 施設で 2010 年後半にテストされました。 ITER 磁石は、原子炉の寿命中に 60,000 回のアップダウン電流サイクルに耐えることができなければなりませんが、サンプル ケーブルは 6000 サイクル後に劣化し始めました。問題は、ケーブルの個々のストランドにかかる高い機械的負荷にあるようです。米国のサプライヤーからの代替ケーブルは、2011 年後半に 10,000 サイクルでテストされ、はるかに低いレベルの劣化を示しました。
このサンプルは、日本人が「ブロンズ」プロセスを使用していたのに対し、「内部スズ」として知られる別の方法を使用して製造されました。日本のサプライヤーは内部錫プロセスの経験がなかったため、ブロンズプロセスに固執し、他の改善を行うことにしました.
昨年の 11 月と 12 月には、2 つの日本のサプライヤーが SULTAN でそれぞれのペースでサンプルを提供しました。重要なイノベーションは「ショート ツイスト ピッチ」でした。ケーブル内のフィラメントがよりタイトなスパイラルを形成しました。テストでは、これらのケーブルに劣化の兆候はほとんど見られませんでした。 「ツイストピッチが違いを生んだ」とハーンジは言う。 「機械的にはるかに安定しています。」
Haange 氏は、ケーブルをコイル状に巻く責任を負っている米国にはスケジュールに十分な余裕があったため、新しいアプローチがプロジェクトを遅らせることはないと考えています。しかし、よりタイトなスパイラルはより多くのケーブル材料を使用するため、日本には数百万ユーロの追加費用がかかるとHaange氏は言います.
