2007 Fiscal Year Annual Research Report
超伝導コイルの性能限界をブレークする捻り角度制御型新導体の電磁特性解明と最適設計
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17360128
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
住吉 文夫 Kagoshima University, 工学部, 教授 (20136526)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川畑 秋馬 鹿児島大学, 工学部, 教授 (00244260)
川越 明史 鹿児島大学, 工学部, 助教 (40315396)
三戸 利行 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (10166069)
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| Keywords | 高温超伝導 / 低温超伝導 / 線材 / 導体 / コイル / 損失 / 電磁特性 / 通電特性 |
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| Research Abstract |
本研究は、捻り角度制御型の超伝導導体の基礎電磁特性を解明することにより、特性の優れた導体で巻線された超伝導コイルの性能が従来の限界性能をブレークするほどに向上し、超伝導応用機器の実現に資することを目指している。3年計画の最終年度である19年度の研究成果を以下に述べる
(1)低温超伝導新導体:昨年度までに、本研究で提案している高い断面アスペクト比を持つNbTi導体が、幅広面に平行な磁界中において優れた性能を有していることを確かめた。本年度は、この高い性能を活かすためのコイル設計方法として、「丸線を用いたサブコイルを組合わすハイブリッド型超伝導コイル設計法」を提案し、その効果をまず理論的に検討した。ハイブリッド型コイルの結合損失は、丸線のみで作製した従来型コイルの結合損失に比べて約1/4まで大幅に低減できることを示した。
(2)高温超伝導新導体:高温超伝導新導体として最近特に注目を浴びているMgB_2の多芯線に着目した。この丸線を圧延し高断面アスペクト比のMgB_2多芯テープ線材を試作し、その臨界電流と結合損失の測定を行った。その結果、テープ線幅広面に平行な磁界中において、丸線の臨界電流よりもテープ線の臨界電流は約2倍に向上したばかりでなく、結合損失も約1/10に低減した。この結果より、丸線を圧延してテープ線形状にすることによって、臨界電流が向上し、結合損失も大幅に低減することを実証できた。
さらに、Y系の次世代高温超伝導線材の特性を評価するために、1kA級の大電流をサンプル導体に通電できる高温超伝導電流トランスを作製し、模擬サンプルを用いた試験まで行った。その結果、電流トランスを用いて振幅800Aの交流電流をサンプル導体に通電することに成功し、さらにその時の交流損失をポインチングベクトル法により測定できることを示した。この成果により、本測定装置がY系の次世代高温超伝導線材やそれをアセンブルした導体の特性評価を行える有効な装置であることを確かめた。
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