2023 Fiscal Year Annual Research Report
High-temperature-superconductor technology toward high-speed and high-field beam scanning magnets for heavy-ion cancer therapy
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20H00245
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
雨宮 尚之 京都大学, 工学研究科, 教授 (10222697)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
曽我部 友輔 京都大学, 工学研究科, 助教 (40847216)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 電磁石 / 加速器 / がん治療 / 交流 / 交流損失 / 遮蔽電流磁界 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
②集合導体で構成した高速変動電磁石の電磁現象解明：これまでに構築したSCSCケーブルを対象とした大規模数値電磁界解析プログラムを使用し、SCSCケーブルの全損失を評価した。SCSCケーブルの構成・形状、また、電流振幅や磁界振幅などの運転条件と全損失の関係について評価した。結果として、ケーブルの層数や層間距離は実用上問題となるような大きい振幅の外部磁界下ではほぼ影響しないことが明らかになった。また、SCSCケーブルの全損失は外部磁界によってほぼ支配され、実用的な高磁界下ではほぼ外部磁界振幅によって損失特性が決定されることを確認した。
③高速変動高磁界スキャニング電磁石の設計：昨年度に引き続き高速変動高磁界スキャニング電磁石の設計を進めた。常伝導スキャニング電磁石よりも発生磁界強度を高くした設計やスキャニング電磁石の鉄芯がない構成についての検討を行い、電磁石における損失及び磁界精度について評価した。また、昨年度行った設計も含め、照射システム全体が、現在の常伝導電磁石を使用している場合と比較してどの程度小型化可能であるかの検討を進めた。
④スキャニング電磁石の交流損失・磁界精度評価：③で設計された電磁石の損失並びに磁界精度を評価した。損失評価時には鉄芯及び鉄ヨークにおける損失評価も併せて行った。損失・磁界精度に関しては鉄芯付きかつ発生磁場の小さい設計が最も小さくなり、照射システム全体のサイズは鉄芯付きかつ発生磁場の大きい設計が最も小さくなることを確認した。また、冷却方法については、常圧の液体窒素、減圧した液体窒素、伝導冷却について検討し、発生する交流損失の大きさと超伝導線の臨界電流の点で、減圧した液体窒素による浸漬冷却（約65 K）が妥当であると判断した。この場合、一日当たりに消費される液体窒素の総量は現実的な量であることを確認した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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