装置工学・応用物理研究系

教授 三戸 利行

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mito.toshiyuki

研究課題

核融合装置用超伝導低温システムの研究開発

研究内容

核融合炉の早期実現を目指し、核融合研究に特徴的な大型プロジェクト計画の中核となる装置に関連した核融合工学研究に従事してきた。核融合科学研究所発足当時から、大型ヘリカル装置(LHD)の超伝導システムの研究開発に従事し、ヘリカルコイル用超伝導導体および超伝導コイルの研究開発、超伝導ポロイダルコイルの研究開発、LHDの特徴である超伝導コイルとコイル電源間を大電流の超伝導直流送電線で接続する超伝導バスラインの研究開発を、新しい概念の着想から研究開発の実施、装置の実現までを一貫して実行すると共に、プロジェクト研究推進のためにその中心となって活躍した。LHDの実験開始に際しては、超伝導システムの安定な運用のため、摂氏-269度の液体ヘリウム温度に装置を冷却維持する日本最大のヘリウム液化冷凍機を含む低温システムの開発研究、制御システムおよび運転方案の確立、運転体制の構築等、多方面に渡って尽力した。その成果により、LHD超伝導低温システムは1997年の実験開始から稼働率99%を超える高い信頼性を実証し、全国の核融合研究者に安定な研究環境を提供し続けている。この間、超伝導低温システムの更なる高性能化、高信頼化を目指して、国内外の大学、研究機関、企業等と連携して幅広い分野の共同研究を精力的に実施している。一方で、核融合研究で得られた技術を広く社会へ還元するための活動にも従事し、工場や大型科学実験設備等が、雷等の発生で被る瞬時電圧低下・停電の被害を軽減するため、瞬停対策SMES(超伝導電力貯蔵装置)の開発研究をNEDO(新エネルギー・産業技術開発機構)の基盤技術研究促進事業として実施した。最近では、将来の核融合炉への応用が期待される高温超伝導の研究にも積極的に取り組んでいる。東京大学小川雄一教授と共同で研究開発した磁気浮上内部導体装置Mini-RTは、核融合プラズマ実験装置への高温超伝導コイルの世界初の実応用例となっている。近年、社会からの要請として、地球環境に優しい水素社会の実現に向けた新たな研究への取組が求められており、早期の課題解決が必須とされている水素の効率的な貯蔵方法として、Mini-RTで得られた超伝導磁気浮上技術を活用し、高温超伝導コイルを用いた磁気浮上で、液体水素容器を支持することで、低熱侵入かつ高効率で、地震等の災害にも強い、安心・安全な液体水素貯蔵技術の確立を目指した研究を推進している。

主要論文
  1. “Highly efficient liquid hydrogen storage system by magnetic levitation using HTS coils,” T. Mito, A. Kawagoe, N. Yanagi, S. Hamaguchi, S. Takada, N. Hirano, Y. Terazaki, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Volume: PP, Issue: 99, 2017, DOI: 10.1109/TASC.2017.2653228.
  2. “Enhancement of thermal properties of HTS magnets using built-in cryogenic oscillating heat pipes,” T. Mito, K. Natsume, N. Yanagi, H. Tamura, Y. Terazaki, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol.23, No.3, 2013, doi: 10.1109/TASC.2013.2251393,
  3. “Achievement of high heat removal characteristics of superconducting magnets with imbedded oscillating heat pipes,” T. Mito, K. Natsume, N. Yanagi, H. Tamura, T. Tamada, K. Shikimachi, N. Hirano, and S. Nagaya, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 21, 2011, pp. 2470-2473,
  4. “Summary of a 1 MJ conduction-cooled LTS pulse coil developed for 1 MW, 1 s. UPS-SMES,” T. Mito, H. Chikaraishi, A. Kawagoe, R. Maekawa, R. Abe, T. Baba, K. Okumura, A. Kuge, M. Iwakuma, and F. Sumiyoshi, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 19, 2009, pp. 1999-2003,
キーワード

超伝導システム 低温工学 核融合工学 

興味を持っていること