Strengthening against high electro-magnetic force of superconducting wires for high field accelerator magnets by controlling tri-axial strain states

• Project/Area Number: 23K25886
• Project/Area Number (Other): 23H01190 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 菅野 未知央 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 准教授 (30402960)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 淡路 智 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10222770) ; 町屋 修太郎 大同大学, 工学部, 教授 (40377841)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥19,110,000 (Direct Cost: ¥14,700,000、Indirect Cost: ¥4,410,000); Fiscal Year 2025: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2024: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2023: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
• Keywords: Nb3Sn線材 / 加速器超伝導磁石 / 高強度化 / 量子ビーム / Nb3Sn超伝導線材 / 横圧縮応力 / 中性子回折

Outline of Research at the Start

新しい素粒子の発見を目指した物理実験では、陽子などの素粒子を効率よく衝突させるため、高い磁場で粒子ビームの軌道を曲げて制御したり、ビームを細く絞る必要がある。そのためには高磁場を発生できる超伝導電磁石が必要である。本研究では、ニオブとスズで構成される化合物超伝導体を対象としている。この材料は、高磁場で大電流を通電可能であるため電磁石応用が期待されるが、電磁力による変形によって通電特性が低下しやすい性質がある。変形が超伝導体結晶に対して対称であるほど影響が小さいため、そのような変形が実現されるには超伝導体の周囲にどのように高強度金属材料を配置すればよいかを本研究で明らかにしようとしている。