Development of magnets using new radiation-hard insulating resin

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K18788
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 高橋 仁 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (60353372)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2019-03-31
• Keywords: 耐放射線性絶縁樹脂 / 電磁石

Outline of Annual Research Achievements

加速器用電磁石コイルの絶縁材として一般的なエポキシ樹脂よりも耐放射線性が高い樹脂として、これまでビスマレイミド・トリアジン樹脂が多く使われてきたが、それと同程度以上の耐放射線性を持つ樹脂として、シアネート樹脂が最近注目され始めている。このシアネート樹脂を用いた加速器用電磁石コイルを開発することが本研究課題の目的である。電磁石コイルの絶縁材として使用するためには、ガラス繊維布に樹脂を含浸させたプリプレグテープの形にする必要があるため、初年度は、まず最初にシアネート樹脂製プリプレグテープの開発を行った。
シアネート樹脂にエポキシ樹脂を混ぜることでシアネート樹脂100%よりも物性値が改善する可能性があるため、混合させるエポキシ樹脂の種類やその配合比の最適化を図った。特に、樹脂の耐熱性能の指標であるガラス転移温度が、ある程度耐放射線性能と相関があることが期待されることから、各種のエポキシ樹脂ごとに、シアネート樹脂との配合比や硬化時の温度条件等をいろいろ変えて重合させたテストサンプルを用意し、それらのガラス転移温度を系統的に測定した。その結果、ビスマレイミド・トリアジン樹脂やシアネート樹脂100%よりも高いガラス転移温度が得られるような、最適なエポキシ樹脂の種類と配合比、温度条件等を決定することができた。これにより、シアネート樹脂製プリプレグテープの量産の目途を立てられた。
今後、このシアネート樹脂製プリプレグテープを用いて、その耐放射線性の測定や、電磁石コイルの製造技術の確立を進める予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初計画では、シアネート樹脂製プリプレグテープを用意し、それに陽子ビームを照射して耐放射線性を測定するまでを初年度に実施する予定であったが、シアネート樹脂製プリプレグテープの開発に時間がかかったため、ビーム照射が実施できなかった。しかしながら、ガラス転移温度を系統的に測定することにより、ビーム照射前に樹脂の種類等の選別ができた。むしろ、樹脂の種類や配合比などの各種条件について、ビーム照射による耐放射線性測定だけの場合よりも、幅広いなかから最適な条件を選び出すことができたという意味で、技術的にはより確度の高い情報が得られたと言える。また、その結果シアネート樹脂製プリプレグテープの量産が可能になったため、ビーム照射以外の試験も並行して実施することで、遅れは十分挽回できる。

Strategy for Future Research Activity

初年度に開発したシアネート樹脂製プリプレグテープの量産品を用いて、ビーム照射試験や、模擬コイルの樹脂含浸硬化試験を並行して実施する。これらにより、シアネート樹脂の耐放射線性や絶縁性能、コイル絶縁材としての適性などを評価し、シアネート樹脂を用いた電磁石コイルの製造技術を確立する。

Causes of Carryover

シアネート樹脂製プリプレグテープの開発に時間がかかったため、当初予定していたビーム照射試験が実施できず、そのための物品費や旅費が繰り越しとなった。しかしながら、初年度の研究開発の結果シアネート樹脂製プリプレグテープの量産が可能になったため、ビーム照射以外の試験も並行して実施することができるので、繰り越し分も含めて2年目に使用する計画である。