2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of pulsed field magnetization technique for MgB2 superconducting bulk
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15K04646
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
藤代 博之 岩手大学, 理工学部, 教授 (90199315)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内藤 智之 岩手大学, 理工学部, 准教授 (40311683)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超電導バルク材 / パルス着磁 / 磁場中冷却着磁 / 応力解析 / シミュレーション / 磁気レンズ効果 / 金属リング補強 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
MgB2超電導体バルクは、豊富な元素で構成され、軽量で機械的強度が高く、多結晶体での大型バルク磁石が実現できるなど、来たるべき水素社会の中でREBaCuO系バルクに置き換わる可能性を有している。平成２８年度にMgB2バルクのパルス着磁における世界最高の捕捉磁場となる1.1Tが実現した。ここで得られた様々な知見をMgB2のみならずREBaCuOバルクに対しても適用し、さらにパルス着磁や磁場中冷却着磁(FCM)における強磁場捕捉における機械的補強の課題に着手した。
電磁界・温度・機械的応力の連成解析を行うモデルを構築し、有限厚のバルクの着磁時におけるフープ力の計算と、金属リング嵌めの冷却圧縮補強効果についてシミュレーション解析を行った。その結果、金属リング嵌めの冷却効果により、有限厚バルクの中心には圧縮応力が働くが、バルク表面には引っ張り応力が加わることが明らかとなり、これがバルクの機械的強度を上回ると破壊が起こる可能性を明らかにした。金属リングの構造やサイズの検討により、１０Ｔまでの着磁でも破壊されない補強構造の提案を行った。このような解析手法は世界で初めての成果であり、多くの学術雑誌や国際会議(MT25, PASREG)、国内学会（低温工学・超電導学会）等での発表を行った。また、MgB2とREBaCuOからなる新しいハイブリッド型超電導バルク磁石装置を提案し、特許出願と論文発表を行った。
パルス着磁技術の最適化に関し、シミュレーションを用いて着磁コイルや冷却方法の最適化を行い、捕捉磁場や温度上昇について検討した。実験で用いる高性能な超電導バルクは英国Cambridge大学との共同研究により提供を受け、実験と解析の両方の観点から捕捉磁場の向上と着磁メカニズムの解明を行った。その成果は学術論文や国際会議等で発表した。
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