2023 Fiscal Year Final Research Report

Quench protection of MgB2 thin superconducting solenoid for particle detector

Research Project

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Project/Area Number	21H01100
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research Institution	High Energy Accelerator Research Organization
Principal Investigator	MAKIDA Yasuhiro 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 / アルミ安定化超伝導線 / クエンチ
Outline of Final Research Achievements	With the goal of application to elementary particle detectors, we have been developing superconducting magnets made of magnesium diboride, which have better particle transparency than popular superconducting magnets made of niobium titanium. We fabricated double pancake type and thin-walled solenoid type test coils, and quench tests have been carried out on the former type coil. Due to the larger temperature margin, it was observed that the quench evolution, that is the increase in resistive voltage, was much slower compared to niobium titanium magnets. Thinking that an aluminum stabilized superconducting wire would be necessary for particle detector magnets, we created a magnesium diboride superconducting wire with an aluminum stabilizing material added by soldering, and have investigated its stability and have measured its current redistribution in aluminum area after normal transition.
Free Research Field	超伝導工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	超伝導転移温度39 Kのニホウ化マグネシウム（MgB2)超伝導線材に注目して、粒子検出器用の超伝導磁石開発に取り組んでいる。テストコイルを製作してクエンチ試験を行い、普及しているニオブチタン超伝導線による磁石との比較をした。他の高温超伝導テープ線材のようにクエンチ後の超伝導特性の劣化は見られなかったことは、MgB2磁石の利点となる。次にこれまでの粒子検出器用磁石と同様に、アルミ安定化材を付加したMgB2サンプル線を製作し、超伝導安定性とクエンチ安全性が向上することを確認した。この試験の際に、小型ホール素子の格子を作成してアルミ安定化材中の電流再分配を磁場変化を通して観察することに成功した。