2023 Fiscal Year Annual Research Report

Quench protection of MgB2 thin superconducting solenoid for particle detector

Research Project

Project/Area Number	21H01100
Research Institution	High Energy Accelerator Research Organization
Principal Investigator	槇田康博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, 教授 (30199658)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	近藤良也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, シニアフェロー (30391775) 川井正徳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, 先任技師 (50391735) 谷貝剛上智大学, 理工学部, 教授 (60361127)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	ニホウ化マグネシウム超伝導線 / クエンチ / クエンチ検出器 / アルミ安定化
Outline of Annual Research Achievements	前年度（令和4年度）に製作したニホウ化マグネシウム超伝導線による試験コイル（ソレノイド巻）だが、冷却通電試験用のクライオスタットの整備途中で今年度（交付期間）が終了した。一方で、先行研究で製作したニホウ化マグネシウム試験コイル（ダブルパンケーキ巻）でクエンチ試験を実施した。常伝導転移による電圧発生が非常に緩やかで、励磁電源起源のノイズをフィルターでカットすれば、微小電圧の内にクエンチの発生に気づいて保護動作ができるのではないかと考えている。また、何度かクエンチさせても高温超伝導磁石で問題になっているようなクエンチ後の線材の超伝導特性の劣化がニホウ化マグネシウム線材では発生しておらず、安全であることが認識された。並行してアルミ安定化材を付加したニホウ化マグネシウム試験用超伝導線を作成し、ヒーター加熱による安定性や常伝導転移後の現象を観察した。常伝導転移後に超伝導線からアルミ安定化材への電流の再分配の様子を観測するため、電流分布変化に伴う磁場を測定する微小なホール素子のアレイ（格子）を作成した。試験用アルミ安定化超伝導線は最大5テスラの印可磁場下で試験をするので、ホール素子は印可磁場にも反応し、その中から電流分布の変化による微小な磁場変化分を測定系の精度を上げることで抽出することができた。付加したアルミは非常に低抵抗の99.999%純アルミや5052アルミ合金などであるが、抵抗率の差が電流の再分配に大きく影響することが実測された。また、アルミを付加することで、常伝導転移による線材の焼損も発生せず、ヒーター加熱終了後は通電したままでも超伝導復帰する現象が観察された。コイルのクエンチ保護に関して有益なデーターとなると考えている。本試験結果及びその計算機シミュレーションに関して学会にて報告（査読論文付き）をした。
Research Progress Status	令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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。