超電導マグネットの高電流密度化を目指す安定化技術の研究

Research Project

Project/Area Number	61050047
Research Category	Grant-in-Aid for Fusion Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	山藤馨九大, 工学部, 教授 (90037721)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山本純也大阪大学, 低温センター, 助手 (00029208) 松原洋一日本大学, 総合科学研, 助教授船木和夫九州大学, 工学部, 助教授 (60091352) 竹尾正勝九州大学, 工学部, 教授 (70037951) 塚本修巳横浜国立大学, 工学部, 教授 (30017975)
Project Period (FY)	1986
Project Status	Completed (Fiscal Year 1986)
Budget Amount *help	¥20,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000) Fiscal Year 1986: ¥20,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000)
Keywords	超電導マグネット / 安定化 / 高電流密度 / クエンチ機構 / 機械的擾乱 / 常電導伝播 / 超臨界ヘリウム強制冷却 / 冷凍機冷却型電流リード
Research Abstract	大型超電導マグネットの高電流密度化を達成するために必要な基礎研究として本年度は(A)浸漬冷却方式における従来の静的安定化条件に変わる新しい安定化技術を確立するための基礎研究、(B)強制冷却方式における安定化基準と冷却技術の確立、の2項目を重点的に行った。主な成果を以下に示す。 (1)超電導マグネットをクエンチさせる危険な擾乱として電磁力による導体移動、構造材のひび割れを取上げ、その発生機構の解明を試みた。その結果、モノリシック導体の動きは両端固定のはりとして模擬できること、構造材のひび割れ時にはひび割れ部よりもむしろ線材表面で発生する熱で直接線材が加熱されることがわかった。又、熱パルスに対する線材の温度変化と液体ヘリウムの過渡的冷却特性との関係を特に温度下降時において検討した。 (2)超電導マグネットにおける常電導伝播の異方性を比較的簡便な表式で記述し、層間にスペーサをもつ含浸コイルや冷却チャンネルをもつコイルにおける常電導伝播の定量的評価を試みた。含浸コイルについてはスペーサの比熱も考慮すれば伝播の異方性は定量化できること、チャンネルを介した層間伝播は液体ヘリウムの潜熱をくり込むと説明できることがわかった。 (3)ホローコンダクタ強制冷却テストコイルを製作し、実規模長の導体内で加熱パターンと温度分布や冷媒の流動特性との関連を明らかにすることを試みた。導体の交流損失を模擬した加熱パターンに対してクエンチの開始場所と加熱量や冷媒流量との関係等ホローコンダクタの加熱時の挙動が明らかになった。又、内部冷却型コイルを製作して冷却特性等の測定も開始した。 (4)強制冷却型コイルにおいて冷媒の流動制御の点で特に有利になると考えられる冷凍機冷却型電流リードの冷却効率や冷却安定性の定量化を試みた。その結果、300K〜4.2K間で2段冷却をすれば従来のガス冷却リードより低コスト化できることがわかった。