H7314:2013序文 11適用範(fàn)囲 12引用規(guī)格 13用語及び定義 14原理及び構(gòu)成 25特性試験の項目 36特性試験の方法 46.1機械的特性試験 46.2熱的特性試験 56.3電気的特性試験 66.4圧力特性試験 76.5安全限界特性試験 8 98予防措置 9附屬書A(參考)簡條1から簡條8に関する補足情報 附屬書B(參考)典型的な電流リード 附屬書C(參考)試験方法に関する補足説明図 附屬書D(參考)高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素の試験項目及び試験方法 21H7314:2013この規(guī)格は,工業(yè)標準化法第12條第1項の規(guī)定に基づき,公益財団法人國際超電導(dǎo)産業(yè)技術(shù)研究センタ一(ISTEC)及び一般財団法人日本規(guī)格協(xié)會(JSA)から,工業(yè)標凖原案を具して日本工業(yè)規(guī)格を制定すべきとの申出があり,日本工業(yè)標準調(diào)査會の審議を経て,経済産業(yè)大臣が制定した日本工業(yè)規(guī)格である。この規(guī)格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は欠川新案権に抵觸する可能性があることに注意を喚起する。経済産業(yè)大臣及び日本工業(yè)標準調(diào)査會は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実用新案権に関わる確認について,責(zé)任はもたない。日本工業(yè)規(guī)格JIS超電導(dǎo)一給電裝置一超電導(dǎo)機器へ給電するSuperconductivity—Superconductingpowerdevices—Generalrequirementsforcharacteristictestsofcurrentleadsdesignedforpoweringsuperconductingdevices序文この規(guī)格は,2010年に第1版として発行されたIEC61788-14を基に,技術(shù)的內(nèi)容及び構(gòu)成を一部変更なお,この規(guī)格で點線の下線を施してある簡所は,対応國際規(guī)格を変更している事項である。変更の一注記1電流リードの定義に関する補足情報を,附屬書Aに示す。注記2この規(guī)格の対応國際規(guī)格及びその対応の程度を表す記號を,次に示す。IEC61788-14:2010,Superconductivity—Part14:Superconductingpowerdevices—Generalrequirementsforcharacteristictestsofcurrentleadsdesignedforpoweringsuperconductingdevices(MOD)引用規(guī)格は,その最新版(追補を含む。)を適用する。JISH7005超電導(dǎo)関連用語注記対応國際規(guī)格:IEC60050-815:2000,InternationalElectrotechnicalVocabulary(IEV)—Part815Superconductivity(MOD)IEC60071-1,Insulationco-ordination—Part1:Definitions,principlesandrulesIEC60137,Insulatedbushingsforalternatingvoltagesabove1000V2H7314:20133.1超出尊機器に鹿流を供給する空溫から極低溫溫度までの花気絶緑された冷卻構(gòu)造をもつ尊體。パワーリ3.2常電導(dǎo)電流リード(normalconductingcurrentlead)3.3注記超電導(dǎo)電流リードは,室溫から中間溫度までの常電導(dǎo)部と中間溫度から極低溫度までの超電導(dǎo)部とで構(gòu)成される。この規(guī)格では,超電導(dǎo)部は主に高溫超電導(dǎo)體によって構(gòu)成される。3.43.5ガス冷卻形電流リード(gas-cooledtypecurrentlead)注記場合によっては,ガス冷卻は,リード內(nèi)のガス流による冷卻と(追加として)外表面での対流冷卻との両方で行われる。3.63.7熱侵入(heatleakage)非通電熱侵入。ジュール発熱のない非通電時において電流リードの高溫部から低溫部へ侵入する熱量。3.8熱総量。3.9定格電流通電熱負荷(ratedcurrentheatload)定格電流通電時における熱負荷。4原理及び構(gòu)成超電導(dǎo)機器への電流供給は,室溫環(huán)境と電流を供給される極低溫の機器との間を電気的に結(jié)合する構(gòu)成極低溫環(huán)境へと電流を供給する役割を果たすが,極低溫を維持する冷卻裝置への主な熱負荷要囚となって3H7314:2013あり,通常,低溫端で花流を供給する趙出導(dǎo)機器のバスライン部又は接続導(dǎo)體部に接続される。一高溫超電導(dǎo)電流リードは,高溫超電導(dǎo)材料の部分が含まれる超電導(dǎo)電流リードであり,常電導(dǎo)部が室格電流で高溫超電導(dǎo)部の超電導(dǎo)狀態(tài)が確実に保たれるようにするため,中間溫度は,十分低い溫度に維持吝札女忄ればならない。通常,高溫超繩導(dǎo)部の低溫端は,ū流を供給する趙出導(dǎo)機器のバスライ電導(dǎo)機器に低溫超電導(dǎo)材料を使用する場合,通常,電流リードとの結(jié)合は,低溫超電導(dǎo)ケーブル又は低溫注り角括弧の數(shù)字は,參考文獻を意味する。電気的特性及び許容される熱負荷は,超電導(dǎo)システム全體に課せられる境界條件の制限を強く受ける。境界條件には電気的,熱的及び機械的なものがあり,次の要件が含まれる。一最大動作電流,動作モード,電流変化率,絶緣耐圧,回路時定數(shù)及び環(huán)境磁場。一冷卻能力,冷媒の入口ノ出口の圧力,及び溫度,許容熱負荷並びに冷媒供給に異常があった場合でも,一機械的支持並びに斷熱真窄,冷媒,及び出気的な接続のインタフェース部を含む沒説空問の制限。次の簡條では,電流リードに関して,機械的,電気的及び熱的性能を確認するために,室溫と低溫との4H7314:2013表1一電流リードに関する特性試験の項目及び試験の実行段階特性試験區(qū)分試験項目特試験の実行段階力夕口グb)受入)1機械的特性根造検查試験O応力ノひずみ効果試験O2熱的特性非通電熱侵入試験OO定格電流通電熱負荷試験OO3雷気的特性定格通電試験OO接続抵抗試験O電圧降下試験耐電圧試験O4圧力特性圧力損失試験O気密試験O5安全限界特性冷媒停止試験OOO最大圧力試験O注記高溫超電導(dǎo)部の構(gòu)成要素だけの特性試験の項目及び方法を附屬書Dに示す。注“R&D”は,電流リードシステムの基礎(chǔ)研究,又は試作のための試験段階を意味する。b)“カタログ”は,電流リードに関して行われた試作,又は量産のための試験段階を意味する。)“受入”は,電流リード設(shè)置場所での受入検査段階を意味する。6特性試験の方法推奬される試験方法を記載する。特定の用途又は境界條件によって必要となる場合は,使用者は他の試6.1機械的特性試験この試験では,寸法,使川材料,外形及び內(nèi)部構(gòu)造に加え,対象とするシステムにおける容器の斷熱性能及び気密性能を検査しなければならない。室溫での構(gòu)造検査試験では,寸法,使用材料,外形,內(nèi)部構(gòu)造などを検査しなければならない。低溫での橫造検查試験では,寒剤で満たされた又は冷凍機に接続して冷卻されたクライオスタットの外表而に気の発生,結(jié)懿などの斷然狀熊の具常がないことを」視で検介しなはればならない。この試験によな拍，室溫での構(gòu)造検查試験は,受人試験及び力夕口分試験で行い,低溫での構(gòu)造検查試験は,力夕口試験結(jié)果は,仕様と照合し,報告しなければならない。6.1.2応力/ひずみ効果試験この試験では,室溫及び動作溫度での電流リードへの機械的応力ノひずみ効果を確認しなければならな5H7314:2013ションなどで確認しておく。次に,使川してい機械的応力ノひずみを?qū)g際に印加する。注記1安全限界に応じて最大負荷を規(guī)定することが望ましい。一般に,最大負荷は,使用負荷の1.1倍である。注記2試験は,能磁力による応力負荷と冷卻による応力負荷の條件とを區(qū)別した上で,心流リードの使用條件に応じて規(guī)定された回數(shù)を繰り返して行うことが望ましい。注記3電流リードを室溫から動作溫度まで冷卻する際,電流リード構(gòu)成材料の熱収縮率差によって発生する內(nèi)部応力ノひずみは,電流リードの固定方法,特に低溫端での超電導(dǎo)機器との接続試験結(jié)果は,仕様と照合し,報告しなければならない。6.2熱的特性試験6.2.1非通電熱侵入試験この試験では,ジュール発熱のない非通電時において,電流リードの室溫端から中間溫度部,中間溫度部から低溫端への熱侵入,又は室溫端から低溫端への熱侵入に起因する非通電時の熱侵入量を測定しなけ熱侵入量の測定は,試験用電流リードの冷卻條件に応じて,液體寒剤の蒸発法,強制冷卻する低溫ガスのエンタルピー変化法又は低溫冷凍機を使用した熱伝導(dǎo)法によって行われなければならない。a)蒸発法化流リードは,測定領(lǐng)域へのバックグラウンド熱侵入最が既知の,熱侵入呈試験川の特殊な量の増加分を測定することで評価する。同様の測定を中間溫度部についても行わなければならない。とを考慮し,蒸発した寒剤の量を補正する必要がある。付ける。電流リードの冷卻部は,小型冷凍量は,冷凍機の低溫ヘッド部への熱負荷の増加によって評価する。慮し,蒸発した寒剤の量を補正する必要がある。6H7314:2013注記1対応國際規(guī)格の注記!は.要求事項であるので.本文に移行することとした。…低解法から推定することができる?；鳐戛`ドの低溫端及び高溫端の溫度をエネルギー平衡方程式の境界値とし,エネルギー平衡方程式の形態(tài)は,電流リードの構(gòu)造によって決定される。一例として,ガス冷卻形常電導(dǎo)電流リードの場合,エネルギー平衡方程式は,熱伝導(dǎo),ジュール発熱及び冷卻ガスとの熱交換の項で構(gòu)成される。試験結(jié)果は,仕様と照合し,報告しなければならない。6.2.2定格電流通電熱負荷試験この試験では,定格電流通電時での熱負荷の量を測定しなければならない。試験方法は,通電電流なしの非通電熱侵入試験に準じていなければならない(6.2.1.2參照)。試験結(jié)果は,仕様と照合し,報告しなければならない。6.3.熏気的特性試験6.3.1定格通電試験この試験では,通常の動作條件において,定格電流通電狀態(tài)で電流リードの性能を確認しなければなら電流リードの性能を設(shè)計値と比較するため,溫度分布を測定しなければならない。溫度の測定點には,少なくとも空溫端,中問溫度部及び低溫端の3點をとらなければならない?？諟囟摔螠囟趣?寸法,ブスバーの冷卻條件などの境界條件の影響を受けることに注意しなければならない。溫度上昇は,通常,溫度計測法又は抵抗測定法によって測定しなければならない。試験前に,冷卻裝置の全ての冷卻條件,寒剤の液面レベル及びその他の條件を確認しておかなければなǔ流リードの通他ū流は,冷卻條件が定常狀態(tài)に落ち著くまで,定格値を保持しなければならない。定格通電試験中における溫度分布の典型例を図C.1に示す。試験結(jié)果は,仕様と照合し,報告しなければならない。この試験では,中間溫度部で高溫超電導(dǎo)部と常電導(dǎo)部との間の接続抵抗を測定しなければならない。また,必要な場合は,低溫端での高溫超電導(dǎo)部と低溫超電導(dǎo)部との間の接続抵抗を測定しなければならない。対象となる接続部を含む全接続抵抗の測定は,4端子法で行わなければならない。試験結(jié)果は,対象となる接続抵抗以外の部分による付加抵抗を補正しなければならない。數(shù)kAよりも電流容量の小さい電流リードでは,接続抵抗に関する空間的(2次元的)な電流分布の影響は無視することができる。しかし,電流容量の大きい電流を得ることは,非常に難しい。この場合でも,対象となる接続部の空間的な鹿流分布を考慮した解析又は注記…対応風(fēng)際規(guī)格の注記は,要求事項で點るので.本文に移行することとした。..試験結(jié)果は,仕様と照合し,報告しなければならない。6.3.3電圧降下試験この試験では,定格電流通電條件下における電流リードの電圧降下が,設(shè)計計算から予想した値と一致冷卻條件は,定格通電試験のものと一致しなければならない。電圧降下は,室溫端と低溫端との間の電圧タップによって測定しなければならない。試験結(jié)果は,仕様と照合し,報告しなければならない。この試験では,電流リードの絶緑性能に影響を及ぼす耐電圧特性に異常がないことを確認しなければな試験前に,絶緣抵抗計を使用することによって,電流リードの絶緣性能に関係する問題が認する?；鳐戛`ドに,連続2分以上,規(guī)定の試験化圧を印加する。印加する試験化圧は,花流リードが交流機器用の電流リードでは,試験は,対象とする機器の耐電圧仕様に準じたものでなければならない。ン気密性とは,斷熱真空容器に真窄漏れがあった場合に,0.1kPa～1kPaの圧力範(fàn)叫で発生するとを意味する(圧力が絶緣破壊電圧に及ぼす典型的な関係を図C.2に示す。)。この試験を行うため,電流リードは真空容器內(nèi)に取り付けられ,要求される試験電圧を印加した後,容器內(nèi)のの間の漏れ電流を連続的に監(jiān)視する。試験結(jié)果は,仕様と照合し,報告しなければならない。この試験では,定格圧力で定格質(zhì)量流量の低溫ガスを流した場合の電流リードでの圧力損失を測定しなければならない。その際,電流リードの入口,出口の絶対圧の一方又は両方を規(guī)定しておく必要がある。8H7314:2013電流リードの入口及び出口での低溫ガスの圧力差を圧力計で測定しなければならない。試験結(jié)果は,仕様と照合し,報告しなければならない。この試験では,電流リードと超純導(dǎo)機器との問の気密性に対する適応性を確認しなければならない。テクターなどで気密性を確認する。付けた狀態(tài)で気密試験を行わなければならない。試験結(jié)果は,電流リードの種類に応じた仕様と照合し,報告しなければならない。試験結(jié)果は,ガス冷卻形電流リード又は非ガス冷卻形電流リードの各仕様に合わせて,超電導(dǎo)機器の動作條件,環(huán)境條件などに基づく耐圧性能,気密性能などの異なる設(shè)計條件に応じて照合されなければならない。注記…対応風(fēng)際想格の注記は.要求事項であるので..杰文に移行まることとした..6.5安全限界特性試験この試験では冷媒供給が停止した場合に電流リードに安全に通電を継続できる耐久時間性能の確認を行注記通常,この試験はガス冷卻形の化流リードで行う。電圧端子及び何點かの溫度計を電流リードに取り付け,電流リードの電圧降下の時間変化及び最大溫度上昇を測定する。定格電流通電條件下で冷媒の停止が起きたことを想定し,電圧の時間変化及び電流リー最大溫度上上點を推定し,溫度計をその位置に配脫することが必要である。試験結(jié)果は,仕様と照合し,報告しなければならない。この試験では,電流リードの高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素において常電導(dǎo)伝ぱ(播)を開始した後の安全性の限界試験を行わなければならない。高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素について,特に,低電圧領(lǐng)域では,常電導(dǎo)領(lǐng)域の伝ば速度は非常に遅い。しかしながら,高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素の電圧降下は,一定のしきい(闘)値に達した後は,急激に上昇する。同時に,高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素の溫度も急激に上昇し,それによって高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素の熱暴走が起こる。電流リードの焼損を防ぐため,高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素の常電導(dǎo)の伝ば拡大(クエンチ)を検知後,直ちに電流リードの通電電流を遮斷する必要がある。高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素のクエらのことから,クエンチの検知から熱暴走までの間の時間余裕を把握することが安全性の観點から非常に重要であ9H7314:2013に強制的に常電導(dǎo)部を発生させる。常電導(dǎo)部の拡大伝ぱ(クエンチ)が観察され,検出可能な電圧発生及試験結(jié)果は,仕様と照合し,報告しなければならない。は,目視検査及び気密試験で確認する。って,ガスによる加圧の危険性を回避しなければならない。通常の耐圧試験は,安全上の理由で,水など防ぐため,最大圧力試験は,ガスを使用して行う必要がある。試験結(jié)果は,仕様と照合し,服告しなければならない。8予防措置特性試験の前に,関係している試験設(shè)計者及び擔(dān)當(dāng)者は,次の項a)電気的試験室溫における電気的試験及び低溫における電気的試験を考慮に入れて,電気的障害を予b)寒剤及び発生ガス低溫試験では,ガスの置換,寒剤の注入,極低溫での漏れ,寒剤との物理的接觸及び常に発生するガス並びに意図的に生成されるガスに関連して,障害を予防するための手段及び対低溫試験は,現(xiàn)地國の法規(guī)に適合しなければならない。簡條1から簡條8に関する補足情報溫度に応じてMgB2,Nb?Sn,Nb-Tiなどの超花A.2.2超電導(dǎo)電流リード注記溫度領(lǐng)域の用語には,他の定義も考えられる。A.3応用できる材料A.3.1常電導(dǎo)材料A.3.2超電導(dǎo)材料合金超電導(dǎo)體,Nb3Sn金屬間化合物超電導(dǎo)體,高溫超霊導(dǎo)材料で點るBi系酸化物超電導(dǎo)體,Y,Gdなどの希土類系酸化物超電導(dǎo)體,MgB2化合物超電導(dǎo)體が推奬される。A.3.3関連材料鋼など。A.4特性評価H7314:2013附屬書BB.1一般事項この附屬書の図に示されている概要図は,典型的な電流リードの理解を助けるために記載されている。は考えられる設(shè)計の代表例だけを取り上げている。冷卻ガス出口冷卻ガス出口ブスパー電気絶緑、斷熱部熱交換器冷卻ガス入口超電導(dǎo)機器機器接続導(dǎo)體部室溫端子(300K)B.2.2強制電流冷卻形常電導(dǎo)電流リード端子溫度は冷卻水又は端子溫度は冷卻水又は室溫端子(300K)伝導(dǎo)冷卻部低溫云導(dǎo)冷卻部ブスパー常電導(dǎo)部高溫超電導(dǎo)部低溫端子(4-20K)真空容器熱不<(幅)射超電導(dǎo)機器図B.2一強制電流冷卻形常電導(dǎo)電流リードの概要図H7314:2013B.2.3真空環(huán)境における強制電流冷卻形常電導(dǎo)部及び高溫超電導(dǎo)部から成る電流リード冷卻方ス出口冷卻方ス出口真空容器熱不<(幅)射超電導(dǎo)機器プスバー電気絶緑、常電導(dǎo)斷熱真空中間溫度端子(50.70K)高溫超電導(dǎo)部低溫端子機器接続尊體部室溫端子(300K)熱交換器中間溫度冷卻ガス入ロ十低溫冷卻ガス図B.3一真空環(huán)境における強制電流冷卻形常電導(dǎo)部及び高溫超電導(dǎo)部から成る電流リードの概要図B.2.4気體ヘリウム環(huán)境における強制冷卻形常電導(dǎo)部及び高溫超電導(dǎo)部から成る電流リード冷卻ガス出口冷卻ガス出口室溫端子(300K)常電導(dǎo)部斷熱部熟交換器中間溫度端子(~50K)中間溫度高溫超電導(dǎo)部機器接続導(dǎo)體部低溫端子(4K)冷卻ガス入ロ超電導(dǎo)機器プスパ-電源図B.4ーヘリウムガス環(huán)境における強制冷卻形常電導(dǎo)部及び高溫超電導(dǎo)部から成る電流リードの概要図足蒸発超電導(dǎo)機器低溫?zé)岵?lt;(幅)射超電導(dǎo)機器wH7314:2013C.1一般事項この附屬書の図は,試験方法に関する補足説明として記載している。定格通電試験中の溫度分布,シェン気密性試験における絶緑破壊応圧の圧力依存性,及び高溫超ǚ導(dǎo)花流リードのクエンチ試験におけ設(shè)計值測定值定格通電非通電O電流J-F上の位置壓力×距離囡C.2-代”氵工,気密性試驗に書θ石絶緑破壊電圧の圧力C.4クエンチ試験における電圧上昇の時間依存性VimVeset図C.3ークエンチ試験における電圧上昇の時間依存性の略図H7314:2013附屬書D高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素の試験項目及び試験方法D.1範(fàn)囲この基準は,電流リード全體の試験項目及び方法に共通する特徴について記載している。高溫超電導(dǎo)電流リードの製作では,製造業(yè)者が花流リードにおける高溫超発導(dǎo)構(gòu)成要素だけを製造し,その他の製造業(yè)の最も重要な部分である,高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素の試験項目及び方法について特に注目しなければならない點を挙げる。D.2高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素の特性試験の項目表D.1に示される高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素の特性試験の項目は,使用者が,高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素が電流リードの高溫超電導(dǎo)部に対して規(guī)定された要件を満たしているかどうかを確認し,試験項目が超電導(dǎo)電流リー表D.1一高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素の特性試験の項目特性試験區(qū)分試験項目特性試験の実行段階R&Da)受入“1機械的特性構(gòu)造検查試験(6.1.1)応力ノひずみ効果試験(D.4.1)Q2熱的特性非通電熱侵入試験(6.2.1)O3電気的特性定格通電試験(6.3.1)O○4安全限界特性クエンチ試験(6.5.2)O注“R&D”は,花流リードシステムの其礎(chǔ)研究又は,試作のための試験段階を意味する。b)“カタログ”は,雹流リードに関して行われた試作又は以産のための試験段階を意味する。)“受入”は,ū流リード設(shè)置場所での受入検查段階を意味する。D.3一般的な試験方法各特性試験の方法は,簡條6を參照してもよい。電流リードの超電導(dǎo)部として高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素が使用される條件と同等である場合は,冷卻條件,電気絶緑,機械的支持などを簡略化することができる。この試験では,室溫及び低溫での高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素の機械的及び熱的な応力ノひずみ効果を確認しなD.4.2方法高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素における室溫及び低溫での機械的応力ノひずみのレベルをシミュレーションし,機械的応力ノひずみを超電導(dǎo)體の弾性限界より下の最大レベルまで印加しなければならない。高溫超電導(dǎo)構(gòu)成要素として銀合金シースBi系超電導(dǎo)體を使用している場合,超電導(dǎo)體のひずみが0.2%以下の條件下で,実験データに基づいて弾性限界の1.1倍までの室溫での引張試験を繰り返した後に,電気的特性が保証さ20れている必要がある。注記1安全限界に応じて最大負荷を規(guī)定することが望ましい。一般に,最大負荷は,仕様レベルの1.1倍である。注記2試験は,電磁負荷と熱負荷との間の條件を區(qū)別することで電流リードの使用條件に応じて規(guī)定された回數(shù)を繰り返して行うことが望ましい。注記.3…対応國際規(guī)格の注記3は.要求事項であるので..杰文に移行まることとした?！囼Y結(jié)果は,仕様及び照合し,報告しなければならない。參考文獻[1]WILSON,MN,SuperconductingMagnets.OxfordUniversityPress,Oxford,1983,pp.256-272[2]LOCK,JM.,Cryogenics,1969,vol.9,pp.438-442[3]BALLARINO,A,CurrentLeadsfortheLHCMagnetSystem,IEEETransactionsonAppliedSuperconductivity,2002,vol.12,pp.1275-1280[4]BALLARINO,A.,HTScurrentleadsfortheLHCmagnetpoweringsystem,PhysicaC,2002,372-376,pp.1413-14182223酸化物超電導(dǎo)線の直流臨界電流注記対応國際規(guī)格:IEC61788-3:2006,Superconductivity—Part3:Criticalcurrentmeasurement—DCcriticalcurrentofAg-and/orAgalloy-sheathedBi-2212an