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公告内容

公告期間： ～ ( )に付します。

1．競争入札に付する事項仕様書のとおり２．入札書等の提出場所等入札説明書等の交付場所及び入札書等の提出場所並びに問い合わせ先(ダイヤルイン)入札説明書等の交付方法上記２．(1)に記載の交付場所または電子メールにより交付する。

ただし、交付は土曜,日曜,祝日及び年末年始(12月29日～1月3日)を除く平日に行う。

電子メールでの交付希望の場合は、「 公告日,契約管理番号,入札件名,当機構担当者名,貴社名,住所,担当者所属,氏名,電話,FAX,E-Mail 」を記載し、上記２．(1)のｱﾄﾞﾚｽに送信。

交付の受付期限は の17:00までとする。

入札説明会の日時及び場所参考見積書類及び技術審査資料 の提出期限入札及び開札の日時及び場所国立研究開発法人 量子科学技術研究開発機構R3.5.11入 札 公 告 (郵便入札可)R3.5.31 請負ITERジャイロトロン試験用電源の据付け及び出力試験(1)一般競争入札 下記のとおりRE-01199令和 3 年 5 月 11 日(3)(4)(5)(2)記茨城県那珂市向山８０１番地１nyuusatsu_naka@qst.go.jp契約管理番号茨城県那珂市向山８０１番地１E-mail：ＴＥＬ核融合エネルギー部門 那珂核融合研究所管理部契約課件 名内 容〒311-0193管 理 部 長 前田 勝ＦＡＸ 029-270-7293令和 3 年 6 月 22 日 (火)管理研究棟１階 入札室(114号室) 那珂核融合研究所令和 3 年 6 月 1 日 (火) 15時00分13時30分実 施 し な い令和 3 年 5 月 31 日029-270-7234(月)(3)(5)令和4年3月25日国立研究開発法人 量子科学技術研究開発機構 那珂核融合研究所履 行 期 限川戸 麻衣子那珂核融合研究所(1)(2)履 行 場 所(4)３．競争に参加する者に必要な資格当機構から指名停止措置を受けている期間中の者でないこと。

全省庁統一競争入札参加資格を有する者であること。

当機構が別に指定する誓約書に暴力団等に該当しない旨の誓約をできること。

４．入札保証金及び契約保証金 免除５．入札の無効入札参加に必要な資格のない者のした入札入札の条件に違反した者の入札６．契約書等作成の要否７．落札者の決定方法８．その他その他、詳細については、入札説明書によるため、必ず上記２．(2)により、 入札説明書の交付を受けること。

本入札に関しての質問書は、 15:00までに上記問い合わせ先宛てに提出すること。なお、質問に対する回答は 中に当機構ホームページにおいて掲載する。

本件以外にも、当機構ホームページ(調達情報)において、今後の「調達予定情報」を掲載していますのでご確認ください。

(掲載箇所URL：https://www.qst.go.jp/site/procurement/)以上 公告する。

(2)(1)(2)(3)(4)(1)(1)(2) 落札決定に当っては、入札書に記載した金額に当該金額の10パーセントに相当する額を加算した金額(当該金額に1円未満の端数があるときは、その端数を切り捨てた金額とする)をもって落札価格とするので、入札者は、消費税に係る課税事業者であるか免税事業者であるかを問わず、見積もった金額の110分の100に相当する金額を入札書に記載すること。

(4) 令和3年5月19日 (水)(2)前項の誓約書を提出せず、又は虚偽の誓約をし、若しくは誓約書に反することとなったときは、当該者の入札を無効とするものとする。

(3)(1)この入札に参加を希望する者は、入札書の提出時に、当機構が別に指定する暴力団等に該当しない旨の誓約書を提出しなければならない。

令和3年5月25日 (火) 技術審査に合格し、予定価格の制限の範囲内で、最低価格をもって有効な入札を行った入札者を落札者とする。 (最低価格落札方式)(5)(5) 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 契約事務取扱細則第10条の規定に該当しない者であること。ただし、未成年者、被保佐人又は被補助人であって、契約締結のために必要な同意を得ている者についてはこの限りでない。

国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 契約事務取扱細則第11条第１項の規定に該当しない者であること。

本契約締結にあたっては、当機構の定める契約書(契約金額が500万円以上の場合)もしくは請書(契約金額が200万円以上500万円未満の場合)を作成するものとする。

ITERジャイロトロン試験用電源の据付け及び出力試験仕様書国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構核融合エネルギー部門 那珂核融合研究所ＩＴＥＲプロジェクト部 ＲＦ加熱開発グループ- 1 -目次第1章 一般仕様 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2１．件名 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2２．目的 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2３．契約範囲 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2４．作業場所及び納入条件 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2５．納期 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2６．支給品及び貸与品 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2７．提出書類 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2８．検収条件 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3９．品質管理 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3１０．適用法規・規程等 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3１１．技術情報・成果の取扱い及び機密保持 ・・・・・・・・・・・・・・・ 4１２．安全管理 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4１３．特記事項 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4１４．グリーン購入法の推進 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 5１５．協議 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 5第2章 技術仕様 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 6１．仕様概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 6２．使用条件・使用環境 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8３．据付け仕様 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 10４．試験検査 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 20図1 高電圧電源装置の基本回路構成図 ・・・・・・・・・・・・・・・・・ 22図2 電源室内機器配置図 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 23図3 高電圧電源装置据付イメージ図 ・・・・・・・・・・・・・・・・・ 24図4 高電圧電源装置機器間配線参考図 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 25図5 マルチステージデプレストコレクタジャイロトロンの回路構成図 ・・・ 26図6 冷却水マニホールドの外観イメージ図 ・・・・・・・・・・・・・・・ 27図7 高電圧電源装置の制御システムの構成図 ・・・・・・・・・・・・・・ 28図8 安全回路構成参考図 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 29- 2 -第1章 一般仕様１．件名ITERジャイロトロン試験用電源の据付け及び出力試験２．目的ITERで使用される電源システムでは、ITERジャイロトロンの要求性能を達成するために必要な高安定出力と高精度制御を実現するため、多段モジュールの制御を用いた電源システムが検討されている。ITER ジャイロトロンの性能確認試験を量子科学技術研究開発機構(以下「量研機構」という。)那珂核融合研究所で実施するが、この試験ではITERにおける電源出力条件での評価が求められるため、ITERで使用するものと同等の高安定出力と高精度制御が可能な電源を用いる。本件では、性能確認試験で使用する電源の据付け及び出力試験を実施し、性能確認試験の着実な実施に資するものである。３．契約範囲ITERジャイロトロン試験用電源の据付け及び出力試験 一式４．作業場所及び納入条件４.１ 作業場所(１)茨城県那珂市向山801-1 量研機構 那珂核融合研究所 JT-60付属実験棟(２)受注者工場４.２ 納入条件据付調整後渡し５．納期令和4年3月25日６．支給品及び貸与品６.１ 支給品据付け及び出力試験に必要な電力(100V、200V、400V、6600V)及び冷却水は支給する。６.２ 貸与品(１)高所作業車(２)実験室天井クレーン(2.8t)７．提出書類No 書類名 提出時期 部数 電子版 確認- 3 -1 全体工程表 契約締結後速やかに 3部 不要 要2 確認図 作業開始前 3部 不要 要3 作業要領書 作業開始前 3部 不要 要4 試験検査要領書 試験検査開始前 3部 不要 要5 試験検査成績書 試験検査終了後 3部 要 不要6 完成図(配置図、配線図等を含む)納入時 3部 要 不要7 再委託承諾願 作業開始2週間前 1部 不要 要8 その他量研機構が必要と認める書類必要の都度 都度協議都度協議都度協議(提出場所)量研機構 那珂核融合研究所 ＩＴＥＲプロジェクト部 ＲＦ加熱開発グループ(確認方法)「確認」は次の方法で行う。量研機構は、確認のために提出された書類を受領したときは、期限日を記載した受領印を押印して返却する。また、当該期限までに審査を完了し、必要な場合には修正を指示するものとし、修正等を指示しないときは確認したものとする。ただし、「再委託承諾願」は、量研機構確認後、書面にて回答するものとする。８．検査条件第 2 章に示す仕様が満たされていることの確認及び第 1 章７項に示す書類が提出されていることの確認をもって検査合格とする。９．品質管理据付け及び出力試験に係る全ての工程において、十分な品質管理を行うこと。１０．適用法規・規程等本業務を遂行するに当たり、下記の法規・規程等を遵守すること。１０.１那珂核融合研究所内諸規程、規則等(１)那珂核融合研究所安全衛生管理規則(２)那珂核融合研究所防火管理規則(３)那珂核融合研究所電気工作物保安規程・規則(４)那珂核融合研究所事故対策規則、要領(５)那珂核融合研究所リスクアセスメント実施要領(６)那珂核融合研究所クレーン運転保守要領(７)那珂核融合研究所玉掛け作業要領(８)その他那珂核融合研究所内諸規程１０.２ 法規・規格等- 4 -(１)電気事業法(２)労働基準法(３)労働安全衛生法(４)消防法(５)日本工業規格(JIS)(６)電気設備技術基準(７)電気学会電気規格調査会標準規格(JEC)(８)日本電機工業会標準規格(JEM)(９)日本電気協会電気技術規程(JEAC)(１０)日本電線工業会規格(JCS)(１１)廃棄物の処理及び清掃に関する法律(１２)その他受注業務に関し、適用又は準用すべき全ての適用法令・規格・基準１１．技術情報・成果の取扱い及び機密保持受注者は、業務を実施することにより取得した当該業務及び作業に関する各データ、技術情報、成果その他の全ての資料及び情報を、発表若しくは公開してはならない。また、本業務遂行以外の目的で第三者に開示や提供してはならない。ただし、あらかじめ書面により量研機構の承認を受けた場合はこの限りではない。

１２．安全管理(１)受注者は、作業計画に際し綿密かつ無理のない工程を組み、材料、労働安全対策等の準備を行い、作業の安全確保を最優先としつつ、迅速な進捗を図るものとする。また、作業遂行上既設物の保護及び第三者への損害防止にも留意し、必要な措置を講ずるとともに、火災その他の事故防止に努めるものとする。(２)受注者は、業務の実施に当たって各種届の提出等、必要な手続を行うこと。(３)受注者は、業務の実施に当たって関係法令及び所内規程を遵守すること。また、量研機構が安全確保のための指示を行ったときは、その指示に従うこと。(４)受注者側作業員は、量研機構が行う保安教育を受けること。(５)作業現場の安全衛生管理は、法令に従い受注者の責任において自主的に行うこと。(６)受注者は、作業内容及び作業中の安全について、事前に量研機構と十分な打合せを行った後、作業に着手すること。(７)受注者は、作業現場の見やすい位置に、作業責任者名及び連絡先等を表示すること。(８)作業中は、常に整理整頓を心掛ける等、安全及び衛生面に十分留意すること。１３．特記事項(１)受注者は、量研機構が量子科学技術の研究・開発を行う機関であるため高い技術力及び高い信頼性を社会的に求められていることを認識し、量研機構那珂核融合研究所の規程等を遵守し安全性に配慮し業務を遂行し得る能力を有する者を従事させること。(２)受注者は、異常事態等が発生した場合、量研機構の指示に従い行動するものとする。(３)受注者は、量研機構が伝染性の疾病(新型インフルエンザ等)に対する対策を目的と- 5 -して行動計画等の対処方針を定めた場合は、これに協力するものとする。１４．グリーン購入法の推進(１)本契約において、グリーン購入法(国等による環境物品等の調達の推進等に関する法律)に適用する環境物品(事務用品、ＯＡ機器等)が発生する場合は、これを採用するものとする。(２)本仕様に定める提出書類(納入印刷物)については、グリーン購入法の基本方針に定める「紙類」の基準を満たしたものであること。１５．協議本仕様書に記載されている事項及び本仕様書に記載のない事項について疑義が生じた場合は、量研機構と協議の上、その決定に従うものとする｡- 6 -第2章 技術仕様１．仕様概要ITERジャイロトロンの性能確認試験に使用する高電圧電源装置は、3相AC6.6kVの電源を受電し、ディスコン、グランディングスイッチ付きの真空遮断器(以下「VCB」という。)を通して2台の主トランスに接続される。主トランスの2次側はトランス1台当たり36組の2次巻線を持ち、2次巻線の後段は 72 台のパワーモジュールの AC1 次入力に接続される。個々のパワーモジュールの出力は、DC-1200V/100Aであり、72台のパワーモジュールの出力は直列に接続され、全体で高電圧直流電源(以下「HVDCPS」という。)として定格出力DC-80kV/100Aが確保される。パワーモジュールの全体出力にはアウトプットフィルタ回路が接続され、負荷短絡時のサージ吸収とリップルの低減を図っている。72 台のパワーモジュールは光ファイバーで接続され、出力電圧を FPGA コントローラにより PSM ロジックで制御され高速で高精度な高電圧 DC 出力が可能となる。また、直列に接続されたパワーモジュールに中間出力電極を設け、これらを運転制御するためのPSMロジックを適用することによりマルチステージデプレストコレクタジャイロトロンの運転が可能となる。各パワーモジュールは、スイッチデバイスとしてIGBT素子を使用した昇圧型のチョッパー回路により出力制御され、スイッチデバイスの損失は水冷ヒートシンクにより効率よく冷却される。HVDCPSの出力には、短時間定格出力がDC-40kV/100Aのパルスパワーシステム(以下「PPS」という。)が直列に接続され、高電圧電源装置全体でDC-120kV/100Aの出力を得る。本装置の高電圧直流出力は、高電圧同軸ケーブルによってジャイロトロンのカソード電極に給電される。本装置の制御回路は、72台のパワーモジュールの出力を制御する HVDCPS パワーモジュールコントローラ、PPS を制御する PPS パワーモジュールコントローラ、各部の信号を計測しインターロック制御を行うファーストコントローラ、既設の運転制御システムとの通信を行うMini-ITX、システム安全シーケンスを制御するセーフティコントローラ等により構成される。表1に高電圧電源装置の出力仕様を、表2にアノード電源(以下「APS」という。)変調運転時の出力性能を、表3にAPS変調運転をしない時の出力性能を、表4にPPSを使用した運転(APS変調運転なし)時の出力性能を示す。また、図1に高電圧電源装置の基本回路構成を示す。本件では、これらの高電圧電源装置の機器の据付け及び出力試験を実施する。

表1 高電圧電源装置の出力仕様表No 項目 仕様 備考1 定格出力電圧 -80kV2 定格出力電流(パルス) 100Ap DC～10kHzパルスの範囲内- 7 -3 定格出力電流(平均値) 100A4 定格出力電力 8MW5 代表的な使用定格範囲 -50kV ～ -60kV/80A～90A6 出力電圧リップル(電流変調時のノイズを含む)<0.5%pp7 出力電圧精度 95%9 出力パルスのジッター <1μsec 出力トリガ信号と出力電圧パルス間10 出力パルスの遅延時間 <20μsec 出力トリガ信号と出力電圧パルス間11 出力電圧の再現性 <±0.5%12 アークへの注入エネルギー Vd>-80kV 各ステージ独立に 0～-80kVの範囲で設定可能とする15 デプレストコレクタ電極電流 <100A 全コレクタ電極の合計電流は100A以内とする表2 APS変調運転時の高電圧電源装置の出力性能表No 項目 仕様 備考1 出力電圧10%～90%立上り時間 100msec ランプダウン中のコレクタ電流≒0A3 セットリング時間 <220μsec4 出力電圧のオーバーシュート／アンダーシュート<±1%5 オーバーシュート／アンダーシュート(APS 変調時、出力電圧-10kV～-70kVにおいて)<±2%6 オーバーシュート／アンダーシュート(APS 変調時、出力電圧-70kV～-80kVにおいて)<±2%7 最大APS変調周波数10kHz8 APS 変調におけるコレクタ電流 0～100A- 8 -変化振幅9 APS変調における10%～90%ランプアップ時間10μsec10 APS変調における10%～90%ランプダウン時間10μsec11 最大変調運転時間 5min ケーブルのスイッチング損失の制限による表3 APS変調運転をしない時の高電圧電源装置の出力性能表No 項目 仕様1 出力電圧10%～90%立上り時間 40μsec2 出力電圧10%～90%立下り時間 40μsec3 セットリング時間 50μsec4 出力電圧のオーバーシュート／アンダーシュート <±1%5 最大変調周波数 10kHz6 最大変調運転時間 5min表4 PPSを使用した運転(APS変調運転なし)時の高電圧電源装置の出力性能表No 項目 仕様 備考1 定格出力電圧 0～-120kV2 定格出力電流 100A3 パルス運転繰り返し周波数 ≦1Hz4 運転デューティ <0.25%5 最大パルス幅 5msec6 出力電圧のオーバーシュート／アンダーシュート≦1%7 セットリング時間 ≦60μsec8 電圧立上り時間(10%～90%) ≦60μsec コレクタ電流のランプアップ中２．使用条件・使用環境２.１ 受電条件高電圧電源装置及びPPSの入力仕様を以下に示す。(１)高電圧電源装置の高電圧電源入力仕様・入力電圧：3相、AC6.6kV・電圧変動率：±10%・周波数：50Hz±0.2Hz・受電容量：8.5MVA- 9 -・最大短絡電流：20kA(２)高電圧電源装置の低圧電源入力仕様・入力電圧：3相、AC400V・電圧変動率：±10%・周波数：50Hz±0.2Hz・受電容量：6kVA(３)PPSの低圧電源入力仕様・入力電圧：3相、AC400V・電圧変動率：±10%・周波数：50Hz±0.2Hz・受電容量：22kVA２.２ 使用環境本装置の設置及び運転環境を以下に示す。(１)設置場所：屋内の埃の少ない堅固な床上(２)周囲温度：5～40℃(３)海抜高度：約37m(４)相対湿度：30～80％(５)床耐荷重：3ton/m2(６)水平方向耐震強度：0.4(加速度換算で0.4G)２.３ 冷却方式本装置の効率は約 95％以上とする。本装置の冷却方法、定格運転時の気中発熱損失及び水冷部発熱損失の最大値は以下のとおりとする。(１)制御回路：空冷(気中発熱分：約1kW)(２)主トランス：空冷(気中発熱分：約100kW)(３)パワーモジュール：空冷及び水冷(気中発熱分：約16kW、水冷部発熱分：約207kW)(４)その他のパワー回路：空冷及び水冷(気中発熱分：約11kW、水冷部発熱分：約5kW)(５)PPS：空冷(気中発熱分：約1kW)(６)装置全体として：(気中発熱分：約129kW、水冷部発熱分：約212kW)２.４ 冷却水条件本装置の水冷に使用する冷却水の仕様は以下のとおりとする。(１)水質：イオン交換水(２)電気伝導度：1μS/㎝程度(３)供給温度範囲：4℃～40℃(４)必要流量：450 liter/min(５)冷却水入口と出口の温度差：10K(６)入口と出口の最小圧力差：4bar- 10 -３．据付け仕様３.１ 据付け範囲表 5 に、高電圧電源装置回路の主要機器の構成及び員数を示す。表 5 に示す機器の据付け、機器間ケーブルの配線、冷却水配管の敷設及び据付後の試験検査を実施すること。ただし、HVDCPS主トランス(T1)(T2)については、既に設置が完了しているため、据付けは仕様外とするが、HVDCPS主トランス(T1)(T2)に接続されるケーブル類の敷設及び試験は仕様内とする。表5に記載されている機器類については量研機構が準備する。表5に記載のない部品類や機材類については、受注者が準備すること。また、据付けに際し、既設機器・トレイ等が干渉する又は電気的離隔距離が確保できない場合は、それらを干渉しない位置又は電気的離隔距離が確保できる位置まで移設すること。表5 高電圧電源装置回路の主要機器の構成及び員数No 回路構成要素名称 員数1 ディスコン及びステップスタート盤 1式2 HVDCPS主トランス(T1) 1式3 HVDCPS主トランス(T2) 1式4 HVDCPSパワーモジュール 72式5 HVDCPSパワーモジュールラック 1式6 PPSアイソレーショントランス 1式7 PPSトランス 1式8 PPSパワーモジュール 40式9 PPSパワーモジュールラック 1式10 制御盤(制御システム) 1式11 冷却水マニ―ホールド 1式12 安全フェンス 1式13 機器間ケーブル類 1式14 出力HVケーブル 2本３.２ 高電圧電源装置を構成する機器の外形寸法及び質量高電圧電源装置を構成する主な機器の概略の外形寸法及び質量を表6示す。表6 高電圧電源装置を構成する主な機器の概略の外形寸法及び質量表No 機器名称 概略外形寸法W×D×H[mm]概略質量[kg]1 制御盤 2200×830×2100 5002 ディスコン＆ステップスタート盤 4000×1200×2100 15003 HVDCPS主トランスT1 3000×1790×3230 164004 HVDCPS主トランスT2 3000×1790×3230 16400- 11 -5 HVDCPSパワーモジュールラック 4700×1450×3600 50006 冷却水マニホールド 1300×500×1300 5007 PPSアイソレーショントランス 1760×1100×2500 26608 PPSパワーモジュールラック 3710×1550×3580 15009 安全フェンス - -３.３ 高電圧電源装置の機器配置高電圧電源装置の据付けにおける主な作業項目を表 7 に、機器配置を図 2 に、据付けイメージを図3に、機器間の配線参考図を図4に示す。表7、図2及び図3に示すように高電圧電源装置の据付けを行うこと。ただし、機器配置の詳細については量研機構との打合せにより決定し、確認図を提出して量研機構の確認を得てから据付けること。

表7 高電圧電源装置の据付けにおける主な作業項目表No 作業項目 内容1 トランス等の設置 トランス等の重量物について、設置位置の確定及び設置2 HVDCPSパワーモジュールラックの組立HVDCPSパワーモジュールラックの組立及び設置3 HVDCPSパワーモジュールの取付けHVDCPSパワーモジュールをラック内に取付け及び配線4 冷却水マニホールドの設置 冷却水マニホールドの設置位置の確定及び設置5 冷却水配管類の配管 冷却水マニホールドから各機器までの冷却水配管類の配管冷却水取合いフランジから冷却水マニホールドまでの冷却水配管類の配管6 ディスコン＆ステップスタート盤の設置ディスコン＆ステップスタート盤、台座及びケーブルトレイの設置位置の確定及び設置7 HVDCPS 主トランスと HVDCPSパワーモジュール間の配線HVDCPS 主トランスと HVDCPS パワーモジュール間の取り合いケーブルの配線接続8 PPS パワーモジュールラックの組立PPSパワーモジュールラックの組立及び設置9 PPS パワーモジュールラックの取付けPPS パワーモジュールラックをラック内に取付け及び配線10 PPS アイソレーショントランスと PPS パワーモジュール間の配線PPS アイソレーショントランスと PPS パワーモジュール間の取り合いケーブルの配線接続11 制御盤の設置及び配線 制御盤の設置位置の確定、設置及び盤内や各機器間の配線- 12 -12 安全フェンスの設置 安全フェンスの設置位置の確定及び設置13 出力HVケーブルの敷設 出力 HV ケーブル用トレイの設置及びケーブルの敷設３.３.１ディスコン及びステップスタート盤ディスコン及びステップスタート盤は高電圧電源装置の AC6.6kV ラインの入力回路として使用される。AC6.6kVラインには、ディスコン及びグラウンディングスイッチ付きのVCBが接続され、AC6.6kV入力ラインとの切り離し及び高電圧電源装置内のAC6.6kVラインの接地に使用される。ステップスタート回路は、主トランスの受電時のラッシュカレント(励磁突入電流)を低減するため回路で、抵抗とVCBにより構成されている。主トランスの受電時においてAC6.6kVラインは初め抵抗を介して印加され、トランスが励磁状態になると抵抗の両端をVCBにより短絡し主トランスは受電状態となる。また、適切な保護継電器が具備されている。これらの部品・回路はメタル閉鎖筐体に収納されている。本盤で使用しているディスコン及びグラウンディングスイッチ付きVCBの諸元を表8に、ステップスタート回路の諸元を表9に示す。表8 ディスコン及びグラウンディングスイッチ付きVCBの諸元表No 項目 仕様1 回路電圧 3相AC6.6kV±10%2 周波数 50Hz3 定格電流 840A±10%4 短絡電流保護機能 有り5 動作周囲温度 +5℃～+40℃6 電流仕様 1250A7 電圧仕様 7.2kV8 オプション ディスコンの補助接点キー式インターロック表9 ステップスタート回路の諸元表No 項目 仕様1 回路電圧 3相AC6.6kV±10%2 周波数 50Hz3 定格電流 840A±10%4 短絡電流保護機能 無し5 動作周囲温度 +5℃～+40℃6 電流仕様 1250A7 電圧仕様 7.2kV8 オプション ディスコンの補助接点キー式インターロック- 13 -３.３.２ HVDCPS３.３.２.１ HVDCPS主トランスHVDCPS主トランス(T1及びT2)は3相のレジンモールドのトランスで1次側巻線は AC6.6kV に接続され、2 次側巻線はトランス 1台当たり 36組の 2 次巻線を持ち、個々の2次巻線は36台のHVDCPSパワーモジュールのAC1次入力に接続される。巻線構成は、T1ではP:S＝star//delta×36組、T2ではP:S＝star//star×36組となっており、個々のパワーモジュールの直流出力(36 台×2=72 台)を直列に接続することで定格出力電圧-80kV を得る。また、HVDCPS トランス(T1 及び T2)は常に同定格で運転され、トランスの負荷としてパワーモジュール全体に 12 パルス整流回路が構築されているため、AC1次側電流の高調波が低減される。HVDCPS主トランス(T1及びT2)の諸元を表10に示す。表10 HVDCPS主トランス(T1及びT2)の諸元表No 項目 仕様 備考1 定格電圧 4.8MVA2 1次側電圧 3相AC6.6kV3 周波数 50Hz4 2次側電圧 3相AC510V×36組5 無負荷損失(鉄損) 12kW 設計値6 負荷損失(銅損) 38kW 設計値7 ％インピーダンス(短絡インピーダンス)5%8 主トランス(T1)ベクトルグループDd09 主トランス(T2)ベクトルグループDy1110 環境クラス C1 運転時-5℃以上保管時-25℃以上11 気候クラス E112 耐火クラス F113 概略寸法(W×D×H) 3000mm×1790mm×3230mm14 概略総重量 16400kg３.３.２.２ HVDCPSパワーモジュールHVDCPSパワーモジュールの諸元を表11に示す。HVDCPSパワーモジュールは、AC/DC変換回路で HVDCPS 主トランスの 2 次巻線が供給する AC 電力を定電圧に制御されたDC 電力に変換する。HVDCPS パワーモジュールは SCR ハーフブリッジ整流回路及びキャパシタバンク、IGBTブーストコンバータ回路、出力スイッチ、アークリミット回路、出力フィルタ回路などにより構成される。これらの構成回路の機能を以下に示す。- 14 -表11 HVDCPSパワーモジュールの諸元表No 項目 仕様 備考1 回路方式 昇圧チョッパー回路2 最大出力電力 144kW3 最大出力電流 120A4 定格出力電圧 DC-1000V～-1200V5 AC入力電圧 3相AC510V±10%6 DCバス電圧 DC540V～780V SCR ハーフブリッジ整流回路ソフトスタート機能付き7 効率 97% 出力電力／入力電力8 モジュール台数 72台(１)SCRハーフブリッジ整流回路及びキャパシタバンクHVDCPS主トランスの2次巻線の出力3相AC510Vを受電し、後段のIGBTブーストコンバータの DC バス電圧を得るために整流及びリップル低減動作を行う。電源立ち上げ時のキャパシタバンクへのラッシュ電流(初期充電電流)を低減するために、SCRハーフブリッジ整流回路を位相制御してソフトスタート充電を行う。整流後の DC 電圧は約DC600Vとなる。(２)IGBTブーストコンバータ回路IGBTブーストコンバータ回路は、昇圧側のチョッパー回路で約DC600VのDCバス電圧をモジュールの定格出力電圧DC-1000～-1200Vまで昇圧する。ブーストコンバータはAC入力変動や負荷変動に対応して出力の安定化を図る。(３)出力スイッチブーストコンバータの出力側に出力スイッチを設ける。出力スイッチは、ファーストコントローラにより直接 ON/OFF が制御される。出力スイッチは、ジャイロトロンのアークや出力短絡が起こった場合の大きな電流値にも耐えることが出来る。(４)アークリミテーション回路アーク発生時に、電源からの注入されるエネルギーを吸収するための回路である。(５)アウトプットフィルタパワーモジュールの出力端に接続され、負荷短絡時の負荷回路に印加される急峻なdi/dtを低減する機能を持つ。アウトプットフィルタはリアクトルと抵抗の並列回路で構成される。(６)マルチステージデプレストコレクタ電極出力- 15 -図 5 にマルチステージデプレストコレクタジャイロトロンの回路構成を示す。

マルチステージデプレストコレクタジャイロトロンの運転に対応するために、72 台直列に接続されたパワーモジュールの回路に中間出力が設けられている。マルチステージデプレストコレクタのステージ数は4段で、各ステージのデプレストコレクタ電極の出力電圧は、マルチステージデプレストコレクタジャイロトロンの運転に対応したPSMロジックにより、0～80kVの範囲で任意に設定することが可能となる。(７)パワーモジュールコントローラパワーモジュールコントローラはパワーモジュールの状態監視、故障保護シーケンス、ブーストコンバータの制御、SCR整流回路の制御、ステートマシーンシーケンス制御、ファーストコントローラとの光信号インターフェース等の機能を持つ。(８)残留電荷放電回路電気安全のために、キャパシタバンクの残留電荷を放電させる放電回路である。パワーモジュールの AC 入力が OFF となった時に自動的に動作して、1 分間以内にキャパシタバンクの電圧を60V以下になるように放電させる。３.３.２.３ HVDCPSパワーモジュールの機構的構成HVDCPS パワーモジュールは高電圧絶縁が考慮された樹脂製の収納ラックに収納される。３.３.２.４ HVDCPSパワーモジュールの冗長性72台のパワーモジュールのうち、5台が故障しても残りの67台のパワーモジュールによって出力電圧定格の-80kVが維持できる冗長性をもつ。しかし、アークリミテーションモジュールは冗長性がないため故障した場合には健全なモジュールと置換えにより対応する。３.３.３ PPS３.３.３.１ PPSの概要PPS は、パルス定格出力が-40kV/100A のパルス高電圧電源装置である。HVDCPS の出力(-80kV/100A)にPPSの出力を直列に接続することにより、高電圧電源装置の全体として-120kV/100A の出力を得る。PPS の出力は HVDCPS の出力の高電位側に重畳し、接地電位より-80kVの電位差で使用されるため、フローティング出力となる。PPSはAC1次側入力として3相AC400Vを受電し、後段のアイソレーショントランスにより接地電位との間は-120kV(HVDCPS出力電圧(-80kV)+ PPS出力電圧(-40kV))の絶縁を確保する。アイソレーショントランスの2次側にはPPSトランスが接続され、PPSトランスの2次側には40組の2次巻線があり、個々の2次巻線は合計40台のパワーモジュールが接続される。個々のパワーモジュールのパルス出力は約1000V～1200Vとなり、これらは直列接- 16 -続され全体で-40kVの出力が得られる。PPSの出力は繰り返し周波数が1Hz、デューティ 0.25％の短時間定格となっている。ここのパワーモジュールは PSM ロジックにより制御され、PPSの出力は定電圧コントロールされている。アイソレーショントランスの諸元を表12に、PPSトランスの諸元を表13に示す。表12 PPSアイソレーショントランスの諸元表No 項目 仕様1 定格容量 22kVA2 一次側電圧 3相AC400V3 周波数 50Hz4 二次側電圧 3相AC400V5 無負荷損失(鉄損) 300W6 負荷損失(銅損) 500W7 一次側／二次側耐電圧 160kVDC8 トランスベクトルグループ Dy119 概略絶縁油質量 800kg10 概略トランス質量 1860kg11 概略外形寸法(W×D×H) 1760mm×1100mm×2500mm表13 PPSトランスの諸元表No 項目 仕様 備考1 定格容量 20kVA2 一次側電圧 3相AC400V3 周波数 50Hz4 二次側電圧 3相AC400V×40組5 無負荷損失(鉄損) 300W6 負荷損失(銅損) 800W7 ％インピーダンス(短絡インピーダンス)5%8 トランスT1 ベクトルグループ DdDy119 環境クラス C1 運転時：-5度以上保管時：－25℃以上10 気候クラス E111 耐火クラス F112 概略外形寸法(W×D×H) 100mm×470mm×1230mm13 概略質量 570kg- 17 -３.３.３.２ PPSパワーモジュールPPSのパワーモジュールの諸元を表14に示す。PPSパワーモジュールは、AC/DC変換回路でPPSトランスの2次巻線より供給される AC 電力を定電圧に制御された DC 電力に変換する。PPS パワーモジュールは、SCRハーフブリッジ整流回路及びキャパシタバンク、ブーストコンバータ回路、出力スイッチ、出力フィルタ回路等により構成されている。これらの各構成回路の機能は以下のとおりとする。表14 PPSのパワーモジュールの諸元表No 項目 仕様 備考1 回路方式 昇圧チョッパー回路2 定格出力電圧 DC-1000～-1200V3 AC入力電圧 3相AC400V±10%4 DCバス電圧 DC440V～630V SCRハーフブリッジ整流回路ソフトスタート機能付き5 平均出力 300W6 最大出力電流 120A7 スイッチング周波数 50kHz8 モジュール台数 40台(１)SCRハーフブリッジ整流回路及びキャパシタバンクPPSトランスの2次巻線3相AC400Vを受電し、後段のMOSFETブーストコンバータの DC バス電圧を得るために整流及びリップルの低減を行う。電源立ち上げ時のキャパシタバンクへのラッシュ電流(初期充電電流)を低減するために、SCRハーフブリッジ整流回路でソフトスタート充電を行う。整流後のDC電圧は約DC600Vとなる。(２)IGBTブーストコンバータ回路IGBTブーストコンバータ回路は、昇圧チョッパー回路で約DC600VのDCバス電圧をモジュールの定格出力電圧DC-1000～-1200Vまで昇圧する。ブーストコンバータはAC入力変動や負荷変動に対応して出力電圧の安定化を図る。(３)出力スイッチブーストコンバータの出力側に出力スイッチを設ける。出力スイッチはファーストコントローラにより ON/OFF が直接制御される。出力スイッチはジャイロトロンのアークや出力短絡が起こった場合等の広範な電流値にも耐える。(４)アウトプットフィルタアウトプットフィルタはリアクトルと抵抗の並列回路で構成され、負荷短絡時の急峻な di/dtを低減する機能を持つ。- 18 -(５)パワーモジュールコントローラパワーモジュールコントローラはパワーモジュールの状態監視、故障保護シーケンス、ブーストコンバータの制御、SCR整流回路の制御、ステートマシーンシーケンス制御、ファーストコントローラとの光信号インターフェース等の機能を持つ。(６)残留電荷放電回路残留電荷放電回路は、パワーモジュールのAC入力がOFFとなった時に自動的に動作して、キャパシタバンクの電圧を1分以内に60V以下になるように放電させる。３.３.４ 出力HVケーブル高電圧電源装置の出力と、既設のジャイロトロン出力試験装置電源機器間及び既設の長パルスジャイロトロン試験装置電源機器間を出力 HV ケーブルにて接続する。

既設ジャイロトロン出力試験装置電源機器側及び既設長パルスジャイロトロン試験装置電源機器側は、先端に気中端末処理を施し碍子受けとする。敷設する出力 HV ケーブルの長さ、本数は以下のとおり。出力 HV ケーブルの配線は既設トレイを使用すること。ただし、既設トレイが無い部分については、新たにトレイ(閉鎖型)等を設けること。・ジャイロトロン出力試験装置電源機器用 長さ：約60m、本数：1本・長パルスジャイロトロン試験装置電源機器用 長さ：約80m、本数：1本３.３.５ 冷却水マニホールド高電圧電源装置の水冷部に冷却水を供給するための冷却水マニホールドを設置し、各機器まで配管すること。既設冷却水設備との取合いは以下の通りとする。冷却水マニホールドには流量計(流量スイッチ付き)、水圧計、バルブ等の器具が設置されている。冷却水マニホールドの外観イメージを図6に示す。また、冷却水マニ―ホールドと既設冷却水設備取合いフランジ間については、受注者が配管材を準備し配管すること。・規格：JIS規格・耐圧：10K・呼び：100Aフランジ・材質：SUS304・取合い場所：電源室内北西の壁沿い３.３.６ 高電圧電源装置の制御システム- 19 -第 7 図に高電圧電源装置の制御システムの構成図を示す。高電圧電源装置はファーストコントローラ 及びHuman machine interface(以下「HMI」という。)等で構成されたセントラルコントロールシステムによって制御される。これらの機器はEIA若しくは JIS 規格の 19 インチラックに収納されている。セントラルコントロールシステムの主な構成機器は以下の通り。・ファーストコントローラ(メインコントローラ)・ファーストコントローラ(パワーモジュールコントローラ)・測定システムとインターロック・リモートI/Oシステム(アナログ又はデジタルI/O用の低速コントローラ)・HMI(ローカル制御用モニタ)・インターフェース(安全管理及びユーザーインターフェース)３.３.６.１ ファーストコントローラ各構成機器の機能の概要は以下の通り。(１)ファーストコントローラファーストコントローラメインコントローラとパワーモジュールコントローラから構成され、FPGAで制御される高速制御装置である。(２)ファーストコントローラ(メインコントローラ)ファーストコントローラ(メインコントローラ)はステートマシン制御、GUI(Graphical user interface)制御、リモートインターフェース制御， 高速インターロック制御, アナログ信号及びデジタル信号の処理などを行う。(３)ファーストコントローラ(パワーモジュールコントローラ)ファーストコントローラ(パワーモジュールコントローラ)は2式あり、それぞれ高電圧電源装置及び PPS のパワーモジュールの運転を制御する。パワーモジュールコントローラと各々のパワーモジュールは光ファイバーリンクにより制御信号の通信を行う。(４)測定システムとインターロック測定システムとインターロックは高電圧電源装置の出力電圧及び電流、アナログ信号を受信しデジタル信号に変換し、ファーストコントローラにインターロック信号を送出する。(５)HMI(ローカル制御用モニタ)HMIはタッチパネルで構成され、ローカル運転時のパラメータ設定、ステータス表示等を行う。(６)インターフェース(安全管理及びユーザーインターフェース)専用のリモートインターフェース及びシーケンス回路により構成され電気安全の- 20 -ためのキースイッチインターロックの制御、接地装置の制御等を行う。(７)低速コントローラ-Mini-ITX低速コントローラ-Mini-ITXは、Linux Ubuntu and Wago750 I/O system等により構成されており、以下の機能を持つ。・既設制御装置との運転信号インターフェース・メインステートマシン制御・故障検出、保護インターロック及び表示・ローカル運転制御・ユニット間の制御信号の管理・インターロック信号のモニタ(キースイッチインターロックシステム、接地装置の状態監視)３.３.６.２ 外部制御インターフェース既設制御システムにより高電圧電源装置を運転制御するための外部制御インターフェースを設ける。外部制御機器とのインターフェースには以下の3種類のインターフェースを使用する。(１)通信既設制御システムの比較的ゆっくりとした制御信号は PLC で制御されている。これらのPLCとの外部制御信号とのインターフェースにはModbus等が使用されている。(２)光ファイバーインターフェース既設制御システムの高速を要する制御信号は光信号を使用している。これらの制御信号との通信には光ファイバーインターフェースが使用されている。(３)安全回路との取り合い既設制御システムと HVDCPS 間の安全回路との取り合い信号の通信には、DC24V 程度のリレー回路が使用されている。３.３.７ 安全回路高電圧電源装置の電気安全を確保するために、高電圧電源装置及び既設電源システムに安全回路が設けられている。安全回路は以下の回路要素で構成される。安全回路構成の参考図を図8に示す。また、既設高電圧機器と高電圧電源装置間のインターロック信号用のケーブルについても敷設すること。・セーフティコントローラ・外部安全インターロック回路・キーインターロックシステム・ドアスイッチ・非常停止スイッチ- 21 -・接地スイッチ及び位置表示スイッチ・HV出力接地リレー及び接地棒・ディスコンスイッチ及び接地スイッチ・メインサーキットブレーカ・電源状態表示灯・閉鎖筐体・安全フェンス３.４ 絶縁及び接地各機器は、基本的に床面から絶縁すること。また、各機器から基準接地極まで接地線を敷設し接地すること。３.５ 既設設備の持出し既設設備の加工が必要な場合で量研機構の許可を得たものは、既設設備の一部または全部を受注者工場に持ち出せるものとする。３.６ 出力試験HVDCPSの出力試験及びHVDCPSとPPSを組み合わせた出力試験を実施すること。試験は、設定どおりに出力すること及び制御や動作が正常で各部に異常がないことを確認すること。また、出力試験は無負荷又は模擬負荷抵抗器を負荷とすること。４．試験検査以下に示す試験検査を実施すること。予め試験検査の詳細を量研機構に提示し、確認を得てから実施すること。

(１)配線・導通確認検査(２)I/O試験(３)ディスコン＆ステップスタート盤の動作試験(無負荷、無電圧)(４)補機類の動作確認(５)安全回路の動作試験(６)耐水圧試験、通水試験(７)各機器の設置確認(８)絶縁抵抗測定試験、耐電圧試験(９)通電試験(１０)保護試験(１１)測定器類の動作試験(１２)出力試験(個別、統合)- 22 -図1 高電圧電源装置の基本回路構成図- 23 -第2図 電源室内機器配置図- 24 -図3 高電圧電源装置据付イメージ図- 25 -図4 高電圧電源装置機器間配線参考図- 26 -図5 マルチステージデプレストコレクタジャイロトロンの回路構成図- 27 -図6 冷却水マニホールドの外観イメージ図- 28 -図7 高電圧電源装置の制御システムの構成図- 29 -図8 安全回路構成参考図