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論文掲載決定(Fusion Engineering and Design誌)!!

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この度先生方のご指導のおかげで無事Fusion Engineering and Design誌に論文投稿が受理されました。お忙しい中添削のためにお時間を作っていただき本当にありがとうございました。

この論文のタイトルは「Investigation of the correlation between the electrical contact resistance and the contact are of mechanical lap joint fabricated with high-temperature superconducting tapes using X-ray micrography」であり、核融合炉の構成機器である超伝導マグネットを分割製作する際、接合部を非破壊的に検査するためにX線CTの導入を検討した内容となっています。

過去の研究でもX線CTを用いて接合部内部の接触面の観察は以前にも行われていたが、X線の物理的特性(ビームハードニング現象)によって接触断面の画像から接触面積を定量的に評価することはできませんでした。そこで本研究ではグラフカットというセグメンテーションを導入し、接触面にある領域を空隙とそうでない領域に区別することで定量的に接触面積を計算することが可能になりました。そこで本研究では接合部の要素試験体(一層一列の機械的ラップジョイント)を対象に、接触面の面積と電気抵抗との相関性を評価しました。その結果、接触面の面積と電気抵抗の相関性がこれまで使っていた評価方法よりも明らかになりました。一方で、観察できた接触面積に対して電気抵抗の値にまだばらつきが生じており、X線CTでは観測することができないさらに微小な接触状態が影響していると考えられます。これを今後明らかにする必要がある課題として据えて、真摯に向き合っていきます。研究の成果はこうした積み重ねによって少しずつ構築される必要があり、いきなり大きな目標が達成できるわけではないということがよく理解できました。


背景について詳しく知りたい方は「分割型高温超伝導マグネット」を検索してみてください。以下に論文の概要をおつけします。

Abstract 

A mechanical lap joint fabricated with high-temperature superconducting (HTS) tapes is proposed for the application to joint-winding in HTS magnets for fusion reactors. The applicability of the joint has been validated, however, it could not be guaranteed because the joint resistance is unpredictable before the entire conductor is cooled and energized. Identifying the factors that affect the joint resistance is necessary to develop a method to predict this parameter at room temperature. In this report, we evaluated the correlation between the electrical resistance of contact interfaces (contact resistance) and the contact area observed using X-ray computer tomography scan (observed contact area), and discussed appropriate techniques for this prediction. A total of 40 mechanical lap joint samples were prepared. The observed contact areas were segmented from cross-sectional images of contact interfaces using a graph cut image segmentation, while the contact resistances were calculated from measured joint resistances. The correlation indicated that the prediction of contact resistance is more precise when base on the observed contact area compared to the conventional method using the nominal contact area. However, some of dispersive contact resistivity still remained due to inhomogeneous distribution of fine-structure on contact interface.

文責: D3 陳偉熙

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