2010 Fiscal Year Annual Research Report
高温超電導磁石を利用した重粒子線癌治療装置小型化の研究
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20249056
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
畑中 吉治 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (50144530)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福田 光宏 大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (60370467)
依田 哲彦 大阪大学, 核物理研究センター, 助教 (30372147)
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| Keywords | 酸化物高温超電導線 / 双極磁石 / 交流磁石 / 交流励磁損失 / 有限要素法 |
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| Research Abstract |
高温超電導線材の臨界電流値は、動作温度と線材に加わる磁束密度に依存する。特に、テープ状線材表面に垂直な磁場成分を低くすることが重要である。本研究では磁極間隙で最高3テスラの磁場を発生するが、テープに加わる垂直磁場成分を2テスラ以下にしなければならない。有限要素法数値解析を行い、磁極形状、コイル位置、ヨーク形状等の最適条件を求め磁石の設計し、コイルを製作した。各コイルはダブルパンケーの3段積層型とし、冷却効率をよくするため、パンケーキ間に冷却版を設置した。電磁気的検討から最大励磁電流を300Aと想定し、本設計での動作温度とコイル位置での磁場強度を勘案し、線材としてBi2223系を採用した。負極率をもつコイル製作では、巻線過程での線材に加える張力、コイルへの圧力等の条件を試行錯誤で最適化した。製作されたダブルパンケーキおよびコイルの臨界電流値を液体窒素温度で測定し、各々、約70A、50Aが得られた。これは、巻線過程でコイルの劣化がなかったことを示している。熱的検討から、コールドポール方式を採用し、コイルの拡張力を吸収するため、コイルをポールから支持する構造とした。将来のシンクロトロン加速器への応用を想定し、交流励磁の際に渦電流による発熱を避けるため、ポールとヨークは積層構造とした。コイルとポールを収納するクライオスタットを制作し、真空・冷却テストを行った。現在、高温超電導コイルの交流損失のデータは、世界的にもほとんどない。我々が以前の研究で製作した高温超電導空心コイルを用いて交流励磁損失を測定し、重要な知見が得られた。この結果は学術雑誌に掲載された。
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[Presentation] Application of HTS Wire to Magnets2010
Author(s)
K.Hatanaka, et al.
Organizer
The 19th International Conference on Cyclotrons and their Applications, Lanzhou, China, September 6-10, 2010
Place of Presentation
Lanzhou, China
Year and Date
20100906-20100910
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