2015 Fiscal Year Research-status Report
液体窒素温度で運転される高磁場性能の磁場源開発に関する研究
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15K05941
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
金 錫範 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (00287963)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高性能磁場源 / 超伝導 / 高温超伝導線材 / 高温超伝導バルク体 / 液体窒素運転 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，液体窒素温度で冷却され，一度励磁された後は電源が不要となる小型で高磁場性能（高磁場強度・高磁場均一度・高時間安定度）を有する磁場源を開発するための基礎研究として，主に三つの磁場源について検討している。開発する各高性能磁場源に関する研究実績は次のようになる。
①受動式磁場補正と高温超伝導バルク体の一体化型高性能磁場源：現有している空間的な磁場均一度が600 ppm/cm3の超伝導マグネットの室温空間にリング形状の強磁性体（鉄）を複数配置することによって磁場均一度を300 ppm/cm3まで向上させた。さらに，形状（厚みと内径）と配置場所（縦方向）を最適化した強磁性体と，同じくリング形状の高温超伝導バルク体を複数積層したものを一体化することで発生磁場1.5 Tおよび150 ppm/cm3以下の磁場均一度が得られた。
②積層構造の次世代高温超伝導コイルの永久電流モード高性能磁場源：次世代高温超伝導線材を巻線とする永久電流モードの超伝導マグネットを高性能磁場源として開発するために，Double Pancakeコイルを複数積層した磁場源の形状最適化設計を行った。磁場源の形状最適化においては，高価な高温超伝導線材の消費量抑制と小型化を考慮して行い，発生磁場1.5 Tおよび150 ppm/cm3以下の磁場均一度が得られた。また，永久電流モードを実現させるための超伝導スイッチ（PCS）の熱特性について実験的に検討した。
③高温超伝導バルク体と次世代高温超伝導コイルを組み合わせたHybrid高性能磁場源：高温超伝導バルク体と高温超伝導コイルを組み合わせることで磁場強度と空間均一度が能動的に制御できるHybridマグネットの磁場源を開発するための３次元電磁場数値解析を行い，発生磁場1.0 Tおよび500 ppm/cm3以下の磁場均一度が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
液体窒素温度で冷却され，一度励磁された後は電源が不要となる小型で高磁場性能（高磁場強度・高磁場均一度・高時間安定度）の磁場源を開発するために三つの磁場源について検討しており，３次元電磁場数値解析による各磁場源の形状最適化と磁場補正法の開発を行った結果，「①受動式磁場補正と高温超伝導バルク体の一体化型高性能磁場源」と「②積層構造の次世代高温超伝導コイルの永久電流モード高性能磁場源」については，目標値である1.5 Tおよび150 ppm/cm3以下の磁場均一度が得られた。また，永久電流モードを実現させるための超伝導スイッチ（PCS）の熱特性についても実験的に把握することが出来た。しかしながら，「③高温超伝導バルク体と次世代高温超伝導コイルを組み合わせたHybrid高性能磁場源」においては，発生磁場の強度と空間均一度が目標値まで至っていないので，おおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では，液体窒素温度で冷却され，一度励磁された後は電源が不要となる小型で高磁場性能（高磁場強度・高磁場均一度・高時間安定度）を有する世界初の磁場源を開発するための基礎研究として，主に三つの形状の磁場源について検討を行っている。本年度も引き続き，MRI装置やNMR Relaxometry装置に使える小型で高磁場強度（1.5T以上）・高磁場均一度（150 ppm/cm3以上）・高時間安定度（0.01 ppm/h以上）を有し，液体窒素温度で運転できる高磁場性能磁場源を開発するために，高温超伝導バルク体と磁場補正用の磁性体を組み合わせた磁場源，永久電流モードで運転される高温超伝導コイル，高温超伝導バルク体とコイルを組み合わせたHybrid形状の磁場源について3次元電磁場数値解析による形状最適化を行う。それと同時に，永久電流モードを実現させるための永久電流スイッチについても引き続き検討する。
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| Causes of Carryover |
購入予定であった高温超伝導バルク体を他の経費で購入したため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
物品費（液体窒素等）に使用する
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