| Project/Area Number |
22K20434
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0302:Electrical and electronic engineering and related fields
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| Research Institution | Tokyo University of Science, Yamaguchi |
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Principal Investigator |
Yuki Kohei 山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 助教 (00963563)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 沸騰熱伝達 / ポーラス体 / 液体窒素 / 急冷 / 超伝導限流器 / 超伝導線材 / 超伝導復帰時間 / ホットスポット / 復帰時間 |
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| Outline of Research at the Start |
超伝導限流器は電力系統での短絡事故電流を限流（抑制）する役割を持ち，既存機器の交換が不要であり費用対効果が大きいが，未だ実現には至っていない．本研究では，限流器実現の重要課題である超伝導線材のホットスポット抑制をポーラス安定化材により実現する．ポーラス安定化材の構造を最適化するため，ポーラス安定化材の線径と孔径，および超伝導体との接合材料の電気的特性がホットスポット温度および沸騰挙動に与える影響を実験と電気-熱連成解析から解明する．その結果を利用し復帰時間推定モデルを構築することで，事故後の超伝導復帰時間の目標を達成する．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, structures of porous stabilizer utilized for superconducting tapes was investigated for the realization of superconducting fault current limiters. First, we proposed a boiling/evaporation model in the porous stabilizer. As a result, the relative error between this model and experimental result was approximately 10%, indicating that coolant retention is an important role of the porous stabilizer.
Further, to clarify the structure of the porous stabilizer that is effective in suppression of hot spots, propagation behaviors of the normal-state region was evaluated by an electrical and thermal coupling analysis. After the analysis, the effectiveness of porous stabilizer was experimentally evaluated. The results shows that the porous stabilizer can instantly expand the normal-state region of superconducting tape and suppress the occurrence of hot spots.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
超伝導限流器は電力系統での短絡事故電流を抑制する役割を持ち，既存機器の交換が不要なため費用対効果が大きいが未だ実現には至っていない．本研究では実現の大きな障壁となっている超伝導線材の冷却特性に着目し，ポーラス安定化材により従来成し得なかった「冷却性能の向上」と「超伝導線材のホットスポットの抑制」を同時に達成可能な指針を示している．また，ポーラス体内の沸騰という複雑な現象をモデル化することで冷却性能の向上に対する重要因子の抽出に成功している．
上記の知見を超伝導限流器だけでなくポーラス体を利用したCPU冷却やヒートパイプなどの既存機器にも応用することで更なる性能向上が見込めると期待できる．
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