2018 Fiscal Year Annual Research Report
Increase of quench protection performance and high current density winding in HTS coils with new plastic material
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16K06238
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
高尾 智明 上智大学, 理工学部, 教授 (30245790)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮城 大輔 東北大学, 工学研究科, 准教授 (10346413)
塚本 修巳 上智大学, 理工学部, 客員教授 (30017975)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超伝導コイル / 熱的安定性 / クエンチ保護 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，従来のコイル構成材であるガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）に比べ熱伝導率が高く，また低温で負の熱膨張係数を持つ繊維強化プラスチックなどの機能性プラスチックを高温超伝導コイルの巻線構造に導入することによる熱的安定化の向上を研究した。まず機能性プラスチックの熱伝導率を極低温域で評価し，熱伝導率はＧＦＲＰの約５倍であることを実験的に示した。これらを用いて，高温超伝導コイルの巻線モデルの熱解析を行った結果，ＧＦＲＰを用いる場合と比べ，この機能性プラスチックを用いることにより，ローカルヒータによる温度上昇は半分程度に低減できることを明らかにした。
併せて，素線絶縁のない複数線で構成される導体を用いた高温超伝導パンケーキコイルの局所的臨界電流値低下に対する安定性の評価を数値解析により行った。その結果，励磁時ならびに消磁時の双方において，偏流現象は確認できるものの，熱暴走は生じないことを明らかにした。また，劣化のある部分のトータルIcが線材のIcとなり，複数並列導体とすることで，製造時の局所的劣化の影響を極力抑えて運用できることを明らかにした。この観点からは並列導体数が多い方が有利であるが，最内層と最外層のインダクタンス差が大きくなるため，偏流は大きくなるが，６本並列導体でも同様の効果が得られることを明らかにした。
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