国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

平成27年8月18日
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
株式会社有沢製作所

耐放射線性に優れた超伝導コイルのための電気絶縁用積層テープの開発に成功
-国際熱核融合実験炉イーターの超伝導コイルに要求される耐放射線・電気絶縁性能を初めて達成-

【発表のポイント】

国際協力で進めている国際熱核融合実験炉イーター1)(以下、「イーター」という。)の超伝導トロイダル磁場コイル2)では、これまでの核融合実験装置よりも10倍以上の放射線(1平方メートル当たり1022個の中性子、1000万グレイ)に耐える超伝導コイル電気絶縁が必要とされています。国立研究開発法人日本原子力研究開発機構(理事長:児玉敏雄。以下、「原子力機構」という。)と株式会社有沢製作所(代表取締役社長:有沢悠太。以下、「有沢製作所」という。)は共同で、この要求を満足する超伝導コイル電気絶縁用積層テープ(以下、「積層テープ」という。)の開発に世界で初めて成功しました。

トロイダル磁場コイルは、数億℃のプラズマを閉じ込めるための強力な磁場を発生するイーターの主要機器であり、核融合反応によって発生する放射線の環境下において、1万9千ボルトの高電圧に耐えることが要求されます。そこで、高電圧に耐える絶縁バリアとガラス繊維を接着した積層テープを超伝導導体3)の周りに規則的に巻きつけ、樹脂を浸透させて加熱することで硬化し、電気絶縁層を形成して必要な電圧に耐える構造となっています。しかしながら、これまでの超伝導コイルに用いられる接着剤を用いた積層テープは放射線環境での性能が十分でなく、その開発がイーターのトロイダル磁場コイルの製作において重要な課題でした。従来、超伝導コイルでコイルを固定するために使用していた放射線に強い低温(150℃程度)で硬化する樹脂は粘度が低く、積層テープの接着剤として用いることが出来ませんでした。そこで、低い硬化温度と高い耐放射線性を両立しつつ粘度を最適化した接着剤用の樹脂を開発し、これと絶縁バリア及びガラス繊維を組み合わせた新たな積層テープを開発することに成功しました。これにより、耐放射線性が必要な超伝導コイルの電気絶縁性能を大きく改善することが可能となりました。

本積層テープは、イーター機構1)の試験において耐放射線・電気絶縁性能を満足することが確認され、その高い性能が国際的に認められました。その結果、本積層テープは日本が製作しているトロイダル磁場コイルにおいて本年6月から開始した電気絶縁作業に使用されています。さらに、欧州が担当するトロイダル磁場コイルにも採用されました。また、将来の核融合原型炉用超伝導コイルの電気絶縁技術に寄与できるとともに、耐放射線性が必要な電気機器にも応用が期待されます。

参考部門・拠点: 核融合研究開発部門

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