2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of liquid hydrogen forced flow cooled CICC superconducting magnet
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19H02130
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
白井 康之 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (60179033)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩本 晃史 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (00260050)
今川 信作 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (10232604)
小林 弘明 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 特任准教授 (50353420)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 液体水素 / 強制対流冷却 / 超電導マグネット / 超電導導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合用超伝導マグネットや超伝導エネルギー貯蔵装置など，高磁場でエネルギー密度の高い大型のマグネットを必要とする機器の開発に関して，高い臨界磁場と臨界温度を持つ高温超伝導材料（REBCOやBSCCOなど）を用いた高温超伝導マグネットが開発されてきている．
高磁場でエネルギー密度の高い高温超伝導大型マグネットでは，直接冷媒冷却，特にCICC(Cable In Conduit Conductor)として，強制対流で冷却することが適していると考えられ，超電導特性を活かしつつ冷却安定性を確保するため，15～40Kの温度域が適している．この温度域では粘性の小さい液体水素の特性を活かすことが提案される．しかし，液体水素冷却については，その性状から十分な研究がなされていない．特に，CICC導体のような，流路が狭く複雑な場合の冷却安定性，クエンチ事故時の流れの不安定などを検討した安全な冷却設計基準が必要である．さらに，マグネットシステムとしては，防爆を考慮した給電，パワーリード，クエンチ対応などが必要である．
これらを検証するために，昨年度は，液体水素循環ループに直列に模擬試験体（超伝導線材の代りにPtCoワイヤなどの発熱体を用いたCICC模擬導体）を作成し，圧力，液温，質量流速の条件を変えて，強制対流冷却した状態で通電加熱し，熱伝達特性を測定した．本年度はこれらの成果をもとに，MgB2超電導線材を用いた撚線導体を円形流路の中に収めたCICC導体の設計，製作し，液体窒素の強制対流対流冷却で圧力や温度計測の予備試験を実施し，液体水素強制対流冷却試験の準備を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
MgB2超電導線材を用いてSUS，Cu，CuNiなどのワイヤと撚線を製作し，コンジット導体を製作した．事前試験として，液体窒素の強制対流冷却条件で，試験導体のチェックを行った．しかしながら，コロナウィルスによる行動制限のために，液体水素の実験サイト（能代JAXA試験場）での試験機会が失われ，液体水素強制対流冷却下での導体試験は最終年度に実施することとした．
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| Strategy for Future Research Activity |
製作したMgB2超電導線材を用いた撚線コンジット導体を用いて，液体水素強制対流冷却下で，液体水素の温度，流速，圧力などをパラメータとして，直流通電を行い，臨界電流特性，過電流通電特性を測定し，検討する．
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[Journal Article] Excitation Characteristics of MgB2 Race-track Coil Immersed in Liquid Hydrogen2020
Author(s)
Y. Iwami, T. Matsumoto, S. Hara, Y. Shirai, M. Shiotsu, H. Kobayashi, Y. Naruo, S. Nonaka, Y. Inatani, H. Tanaka, M. Kodama, and T. Suzuki
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Journal Title
IOP Conf. Series
Volume: 1559
Pages: 012147
DOI
Peer Reviewed
