2018 Fiscal Year Research-status Report
高温超伝導体（HTS）を用いた20-70Kで安定動作可能な高磁場超伝導磁石の開発
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18KK0087
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
荻津 透 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 教授 (30185524)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯尾 雅実 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 研究機関講師 (00469892)
菅野 未知央 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 研究機関講師 (30402960)
吉田 誠 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, 研究機関講師 (70379303)
鈴木 研人 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 特任助教 (80764878)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2022-03-31
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| Keywords | 高温超伝導 / 高磁場磁石 / 加速器 / 耐放射線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高温超伝導(HTS)線材を用いた高放射線環境で高磁場を実現する超伝導磁石実現のために、米国ローレンスバークレー国立研究所(LBNL)と共同で先導的な国際共同研究を行っている。このためHTS線材にセラミックコーティングによる電気絶縁を施した線材による高磁場マグネットの開発を行っている。平成30年度は、HTS線材およびセラミック絶縁の耐放射線性を確認する試験を開始した。耐放射線性の確認試験は東北大学金属材料研究所付属量子エネルギー材料科学国際センターの共同利用研究プログラムを利用して照射試験を開始している。照射サンプルは先行研究ですでに準備されたHTS線材を用いたため、予算執行は伴っていない。照射済みサンプルの超伝導特性の確認は令和元年度中に行う予定である。セラミックコーティングとセラミックボンディング技術を応用した無機絶縁超電導磁石の基礎的な研究開発を行っている。研究分担者の飯尾の先行研究の結果、REBCOテープを膜厚25μm程度のセラミックでコーティングすることに成功しており、クロスカット試験により十分な剥離強度を持つことも確かめられている。ゾル・ゲル法により比較的低温での熱処理で製膜されているが、成形後の組成の詳細は確かめられていなかった。そこで2018年度は米国側で熱重量分析を行うためのREBCOテープのコーティンサンプルを製作しLBNLへ輸送した。こちらのサンプルもすでに先行研究で製作済みであったため今年度予算は執行していない。また高磁場環境でのレーストラックコイル試験を合理的に行う可能性を求めてLBNLと試験環境や米国側の新たな共同研究機関および米国側で必要な予算に関して議論を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本課題では耐放射線性を有した高磁場磁石の実現性検証のためにREBCOテープ線材ルを用いたサブスケールコイルの開発・試験を行う。概要に述べたとおりセラミック絶縁の基礎特性試験などについては研究分担者の飯尾の先行研究とのシナジー効果もあって、当初計画通り進められた。一方、当初計画から配分された予算が減ったため配分予算で当初計画相当の成果を上げるために計画の最適化を行う必要があった。一つは長尺のHTS線材のセラミック絶縁施工のための施工技術開発で初年度の予算規模および期間では開発が効率的に行えないために2年目予算と合わせて効率的に執行することとでより効率的に予算を執行することを目指している。2つ目の理由は、分配された予算では当初計画のままで高磁場環境での試験が難しくなったため、高磁場環境試験でのレーストラックコイルの試験をより合理的に試験ができる可能性を求めてLBNLとも共同研究を行っている米国のブルックヘブン国立研究所(BNL)と協力してBNLにある高磁場環境試験装置を使ってレーストラックコイルの試験ができる可能性を探っている。これに伴ってレーストラックコイルの設計などに多少の最適化が必要になってくるため若干の遅れが出ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
概要に述べた研究分担者の飯尾の先行研究では短尺サンプルでのセラミックコーティング最適化と長尺化へ向けた基礎研究が行われた。これを受けて長尺HTS線材に対するセラミック絶縁の施工装置および技術の確立を令和元年度中に実現し、それによって施工した線材の超伝導特性、絶縁特性、機械特性また耐放射線性の確認を行う。またこの線材を使ったコイル作成技術の確立および高磁場試験ようレーストラックコイルの製作を令和2年度中に行う。ここでは令和3年度に行う試験を念頭に高温での要素試験とBNLで行う高磁場環境試験の両方が合理的に行える設計検討を行う。最終年度となる、令和3年には比較的高温でのコイル要素試験を行ったのち、高磁場政権を行う予定である。高磁場試験は本研究の成果としては是非実現したい項目であるため、BNLとの共同研究について米国側予算獲得も含めて詳細の詰めを早急に行い、高磁場環境での試験を実現させたい。
これらと並行してセラミック絶縁HTS線材のクエンチ特性をマグネット運転安定性やクエンチ保護の観点から京都大学およびLBNLで行なっていく。特に京大およびLBNLでは本研究とは別に各種HTS線材に関してクエンチ特性の検証を行なっているのでこれらの先行研究と比較することによって本研究でのセラミック絶縁コイルの特異性を検証していく。これらを通して高放射線環境で高磁場が実現できるHTS線材による加速器科学用超伝導マグネットの実現に向けた基盤技術の確立を目指す。
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| Causes of Carryover |
分配金の決定に伴い、研究計画の最適化を行なったことや先行研究で用意されたサンプルが本研究での試験にも流用できたために昨年度は予算執行が少なかった。今年度はHTS線材のセラミック絶縁を本格的に行うためにそのための装置組み立てや線材への施工に前年度繰越分も含めて執行予定である。
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Research Products
(2 results)
