高強度ニオブ3スズ線材の熱的安定性と冷凍機冷却マグネットへの応用

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555083
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 渡辺 和雄 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (30143027)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 櫻庭 順二 住友重機械工業株式会社, 総合研究所, 主席研究員 ; 淡路 智 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (10222770)
• Keywords: Nb_3Sn / CuNb / 高強度 / 熱的安定性 / 冷却安定性 / 超伝導マグネット / ヘリウムフリー / GM冷凍機

Research Abstract

冷却安定性評価用のGM型冷凍機冷却クライオスタットを作製した。真空状態におかれたテストコイルを4K冷凍機によって固体伝導冷却する構造を持ち、15Tを発生できるヘリウムフリー超伝導マグネットに組合わせて性能テストを実施した。4Kから30Kまでの温度可変、15Tまでの磁場印加、200Aまでの通電電流をパラメータとして変化させることが可能となった。
CuNb/Nb_3Sn極細多芯線材によるテストコイルを作製して、臨界電流の温度、磁場依存性を測定した。さらに、液体ヘリウム中での侵漬冷却状態と真空中での伝導冷却状態での安定性状態を詳しく測定した。
その結果、冷凍機冷却方式では最小クエンチエネルギーは液体ヘリウム使用の場合よりも1/3ほど低下すること、また逆に常伝導伝搬速度は3-4倍ほど大きくなることが分かった。これらの振る舞いは運転電流の負荷率に依存するが、冷凍機冷却方式の場合は特に負荷率依存性が強く現れることが特徴である。

Research Products

• [Publications] T.Kaneko: "Stability of NbX_3 Sn Wires with CuNb Reinforcing Stabilizer on Cryocooled Superconducting Magnet"MT-16, Jacksonville.. (1999)
• [Publications] K.Watanabe: "Development of High Strength NbX_3Sn Superconducting Wires"38th INFN ELOISATRON Workshop, Elice. (1999)
• [Publications] K.Watanabe: "Quench Behavior of Nb_<n3>Sn Wires in a Cryocooled Superconducting Magnet"CEC/ICNC, Montreal. (1999)
• [Publications] K.Watanabe: "Cryocooled Large Bore Superconducting Magnet for a Hybrid Magnet System Employing Highly Strengthened (Nb,Ti)X_3Sn Wires with CuNb Stabilizer"IEEE Trans. Appl. Supercond.. 9. 440-443 (1999)
• [Publications] K.Watanabe: "Advanced(Nb,Ti)X_3 Sn Superconducting Wire with Highly Strengthened and Good Conductive CuNb Composite Stabilizer"Mater. Sci. Forum. 308-311. 561-566 (1999)