2021 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, 准教授 (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, 准教授 (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, 助教 (80764878)
雨宮 尚之 京都大学, 工学研究科, 教授 (10222697)
曽我部 友輔 京都大学, 工学研究科, 助教 (40847216)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 高温超伝導 / 耐放射線 / 無機絶縁 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高温超伝導材料ReBCOを用いた超伝導線材で高放射線環境で高磁場を発生する超伝導銅磁石実現のための研究開発を継続している。本課題では米国ローレンスバークレー国立研究所(LBNL)とブルックヘブン国立研究所(BNL)と共同で先導的な国際共同研究を行っている。令和3年度は、課題当初から続けているReBCO線材の中性子照射による耐放射線性の検証を行なった。GdBCO線材において照射量8*10^21n/m^2において臨界温度が90Kから80Kへ10K程度の劣化が見られることを確認した。GdBCO線材はGdが熱中性子と大きく反応するためEuBCOやYBCOなどGdを含まない線材や熱中性子を遮蔽した照射などを計画しサンプルを準備、現在は照射待ちの状況である。また照射済サンプルの組織観察などより物性物理よりの解析を行うためサンプルをLBNLに送る調整を行なっている。
BNLで行う予定の高磁場環境でのコイル試験に向けて、無機絶縁コイルの開発を継続して進めている。線材絶縁に関しては、EuBCO線材40mに対して無機絶縁の連続施工に成功した。またこの線材を用いた試験コイルの製作に向けて部品類の製作を進めている。コイル試験はCOVID-19の影響で米国での試験の目処が立っていないがテレビ会議などを通してアメリカの試験装置に適合するコイル設計の詳細を詰めている。COVID-19の影響による遅れもあったため、課題の延長を申請し令和4年土中のコイル製作及び米国での試験を目指している。
また京都大学で進めているコイルのクエンチ保護や安定化に関する試験は当初予定していたLBNLでの試験はできなくなったが、京都大学の中での短尺試験を通してクエンチ保護などに関して追加付与の安定化銅の効果を確認するなど一定の成果を上げた。またこの成果をもとに京都大学の学生が博士号を取得した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
放射線照射試験は、中性子照射試験をIMR大洗を通してベルギーの照射炉で行なっているがCOVID-19の影響でサンプルのやり取りや照射に大幅な遅れが生じている。また令和3年度までに完了したQST高崎での有機材料の照射試験のγ線照射サンプルはLBNLに既に送ってあるが、COVID-19の影響で先方の研究所での活動が制限され特性評価に遅れが出ている。
BNLと共同で進めている高磁場試験用の無機絶縁コイルの製作は、COVID-19の影響でBNLを訪問して現地で試験セットアップを確認することができていないためコイル設計の詳細を詰めるのに遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ReBCO線材の中性子照射試験を引き続き行なっていく。熱中性子の遮蔽をしたサンプルやEuBCO, YBCOなどのサンプルに関しても照射を進めていく。これらのサンプルの特性試験は本課題の延長期間である令和4年度終わりまでに完了することは困難な状況であるが、引き続き外部資金などの獲得に努力し継続して試験を行なっていく。
BNLで試験予定の無機絶縁コイルの製作は令和4年度中に完了させ、米国に送って試験準備に着手する予定である。試験については米国側での予算措置も必要となるため日米科学技術協力などの外部資金を利用して本課題終了後も引き続き行なっていく。
京都大学で行ってきたクエンチ保護などに関する研究は、本課題で求めていた成果はほぼ得られたため、本課題における京都大学での研究は令和3年度までで終了とする。
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| Causes of Carryover |
本研究はKEKと京都大学が共同で米国LBNLやBNLと協力して研究を進めてきたが、コロナの影響でKEKがBNLと共同で進めてきた高耐放射線HTSコイルの開発について遅延が生じている。このコイルは最終的にはBNLで試験を行う予定となっているがコロナの影響でBNLを訪問して試験スタンドとコイルの取り合いの確認などの詳細を詰めることだできなかったことによるものである。このため研究期間を1年延長してこの残額を使って2022年度内に耐放射線HTSコイルの建設を完了しBNLへ送って試験のための準備を行う。最終試験は米国側で獲得した予算などを使って2023年度以降に行う予定である。
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Research Products
(5 results)
