高温超伝導クランクリングを用いたアンジュレータ

• Project/Area Number: 20K20109
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: Osaka Institute of Technology (2023); Kyoto University (2022); Institute of Physical and Chemical Research (2020)
• Principal Investigator: 金城 良太 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (50790862)
• Project Period (FY): 2021-11-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: 高温超伝導 / 超伝導シミュレーション / 低温 / アンジュレータ / 放射光 / 自由電子レーザー

Outline of Research at the Start

研究の目的は、バルク（かたまり）の高温超伝導体（Bulk HTS）及びそれをリング形状に加工したRing HTSを用いた超強力・均一・長期間安定な正弦関数的磁場生成とその制御の実証である。このためにBulk及びRing HTSの結晶成長過程などに起因する低温・強磁場下での特性の個体差を補償し均一な磁場生成を行う手法の開発、外部からの放射線や熱入力などの擾乱への対策の検討、数百個のBulk及びRing HTSの大規模シミュレーション技術の確立を行う。永久磁石を超える強磁場を生成可能であるがコイルと異なり外部からの制御が難しいバルクの高温超伝導体による磁場制御技術は様々な分野への応用が期待できる。

Outline of Annual Research Achievements

バルクの高温超伝導体（Bulk HTS）及びそれをリング形状に加工したRing HTSを用いた超強力・均一・長期間安定な正弦関数的磁場生成とその制御の実証のため、実験及びシミュレーションの両面から研究を進めている。2023年度は、2022年度に引き続き有限要素法ソフトウェアを用いた計算をさらに進めた。前年度に明らかにした周期磁場振幅が増強されるRing HTSの形状・配置に加えて、周期磁場はそれほど増強されないが、電子ビームに影響を及ぼす軸方向磁場の発生を抑えることが可能なRing HTSの形状・配置を明らかにした。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

バルクの高温超伝導体（Bulk HTS）及びそれをリング形状に加工したRing HTSを用いた超強力・均一・長期間安定な正弦関数的磁場生成とその制御の実証のために必要な、Ring HTSの電流誘起シミュレーションが可能となったが、周期磁場振幅と軸方向磁場抑制の最適化に計算時間を要している。

Strategy for Future Research Activity

上記で述べた周期磁場振幅と軸方向磁場抑制の最適化に向けて、多数のBulk HTS及びRing HTSがある系の計算の効率化手法の検討と、機械学習的手法を取り入れた最適化を検討している。