4-1　ITER超伝導コイルの製作に向けて

−世界をリードするトロイダル磁場コイル用超伝導導体の調達進展−

日本，欧州，米国，ロシア，韓国，中国，インドが協力して開発を進めているITERでは、高温のプラズマを閉じ込め、制御するために10 T以上の高い磁場が必要となります。これには巨大な超伝導コイルを使用します（図4-2）。プラズマ閉じ込めの磁場を発生させるトロイダル磁場（TF）コイルは、重さ約300 tの世界最大の超伝導コイルです（図4-3）。日本はTFコイル9個、全体の1/4のTF導体(Nb₃Sn導体）33本の調達を担当し、2009年3月から世界に先駆けて、TF導体の製造を始めました。

TF導体は、図4-3のように、直径0.82 mmの超伝導Nb₃Sn素線約1000本を撚り合わせた超伝導撚線を、突合せ溶接により760 mの長さに長尺化された円形ステンレス製保護管（ジャケット）の中に引き込みます。その後、圧縮成型装置の4個のローラにより、所定の外径（43.7 mm）に、1回で圧縮成型を行います。Nb₃Sn素線はこれまでにない大量の約110 tを製作する予定ですが、その内の約80%，約90 tが完成しました。導体は高い品質を保つため、ISO規格に適合した品質保証計画の下で製作しています。素線は超伝導特性にばらつきが生じることが予想されたことから、統計的プロセス管理（Statistical Process Control：SPC）を行いながら、製作しています。SPCは、製作した素線のキーとなる管理項目（臨界電流値（Ic），ヒステリシス損失，残留抵抗比，素線外径など）を統計的に管理し、性能や製作プロセスの異常を早期に発見することや、仕様値に対する逸脱の可能性を評価することにより、性能のバラツキを低減する管理方法です。これまでに完成した素線のIc値の分布はガウス分布に近くなり、その数量のヒストグラムを図4-4に示します。また、標準偏差は平均値233 Aに対して、約3%の6.7 Aであり、SPCを含めた品質保証計画が効を奏したといえます。図4-5は完成した実機用超伝導導体の写真で、毎月1本のペースで製造を行い、これまでに完成した超伝導導体は、日本分担分の約80%に相当する26本となりました。他極はある程度の量の超伝導素線を製作していますが、導体製作をやっと開始した状況です。

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