AbstractThe geometry of the coil cases of the nonplanar coil system for the Wendelstein 7-X (W7–X) experiment (Sapper, The superconducting magnet system for the W7–X stellarator. Proceedings 12th Topical Meeting on the Fusion Technology) was changed to a more complex shape compared to the DEMO Coil case (Kronhardt et al., 1998. Proceedings of the 20th SOFT (1998) 731–734). Therefore the manufacturing technique developed for the DEMO Coil case cannot be used for the series production of 50 coils. For the final design of the coil cases, investigations were performed to find a technique suitable for manufacturing the cases within the required geometrical tolerances and mechanical characteristics. In order to qualify the manufacturing technique a complete half case was cast and machined afterwards. The casting procedure was optimised with respect to the geometrical accuracy and the mechanical characteristics at 4.2 K. Measurements of the yield strength, the tensile strength, the elongation, and the Young's modulus were performed at room- and cryo-temperature (4 and 7 K). The influence of the heat treatment, the annealing temperature and the size of the casting on the mechanical values is shown. The requirements on the stainless steel are a yield strength of 800 MPa at 4 K and an elongation at fracture of >25%. The magnetic permeability has to be <1.01. Furthermore the welding properties of the case material were investigated. The development program showed that casting of complete case half shells is a feasible manufacturing technique for the series production of the Wendelstein 7-X nonplanar coil cases.
非平面コイルシステムのコイルケースの形状は、Wendelstein 7-X（W7–X）実験（Sapper, The superconducting magnet system for the W7–X stellarator. Proceedings 12th Topical Meeting on the Fusion Technology）において、DEMOコイルケース（Kronhardt et al., 1998. Proceedings of the 20th SOFT (1998) 731–744）と比較して、より複雑な形状に変更された。そのため、DEMOコイルケースのために開発された製造技術は、50個のコイルの量産には適用できない。コイルケースの最終設計に向けて、要求される幾何学的公差と機械的特性を満たすケースの製造に適した技術を見出すための調査が実施された。製造技術の適合性を評価するため、完全なハーフケースが鋳造され、その後機械加工が施された。鋳造プロセスは、幾何学的精度と4.2 Kにおける機械的特性に関して最適化された。室温および極低温（4 Kおよび7 K）において、降伏強度、引張強度、伸び、およびヤング率の測定が実施された。熱処理、焼鈍温度、および鋳造サイズが機械的特性値に及ぼす影響が示されている。ステンレス鋼に対する要求は、4 Kにおける降伏強度が800 MPa以上、破断伸びが25%超であることである。さらに、コイルケース材料の溶接特性が調査された。開発プログラムにより、完全なハーフシェルケースの鋳造が、Wendelstein 7-X非平面コイルケースの量産に適した製造技術であることが実証された。