次期加速器用Ｎｂ３Ａｌ高磁場超伝導磁石の開発

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23340079
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 土屋 清澄 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, 名誉教授 (20044787)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 増澤 美佳 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (10290850) ; 多和田 正文 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 准教授 (30300677) ; 菊池 章弘 独立行政法人物質・材料研究機構, 超伝導材料ユニット, 主席研究員 (50343877)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 加速器 / 超伝導マグネット / Nb3Al超伝導線材

Outline of Annual Research Achievements

Nb3Al高磁場超伝導磁石の開発を目標にNb3Al線材の開発およびコイル試験を行った。具体的内容は以下のようである。１）先年度に引き続き、長尺前駆体線材の製作法の開発を目指して種々の断面構成を持つ線材試作を進めた。試作を予定していたミラー型四極磁石用線材の試作では、製作過程での断線を完全に抑えることは出来なかったが、約1.2 kmの線材(線径 0.7 mmの安定化銅付き線材）を製作することができた。また、Nbマトリックス線材でフィラメント間結合を抑制する新たな断面構成を持つ線材試作では、無断線で前駆体製作ができた。研究期間終了間際であったため、詳細な超伝導特性を評価するまでには至らなかったが、今後に期待の持てる結果であった。２）Nb3Al線材の磁化特性改善の試みでは、フィラメント間のNbバリアに新たな元素を導入する試みを行った。加工性が良く、前駆体製作過程での断線は生じず、今後に期待を持たせるものとなった。３）電流特性向上を目指した研究では、急熱急冷処理前のフィラメント内Al厚が電流特性にどのような影響を与えるかについて研究を行い、高電流密度を得るためのAl厚に関する指針を得た。４）長尺素線の製作が当初スケジュールより大幅に遅れたため米国Fermilabにおけるミラー型四極磁石用コイルの試作スケジュールの調整ができず、Nb3Al鞍型コイルの試作は出来なかった。代替として、高エネ研において以前から準備を進めていたNb3AlとNb3Snのレーストラックコイルを組み合わせた磁石の冷却・励磁試験を行なった。電源容量の制限によりNb3Alラザフォードケーブルの特性限界までの励磁は叶わなかったが、無事Nb3Alコイルの励磁に成功し、今後のNb3Al磁石開発に有益な知見を得ることができた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Influence of Al layer thickness on critical current density in transformation-processed Nb3Al superconductors (2015)
  • Author(s): N. Banno, K. Tsuchiya, T. Nakamoto, A. Kikuchi, T. Takeuchi, Y. Iijima, K. Tomita, S. Kato, K. Suzuki, T. Takao, K. Nakagawa
  • Journal Title: IEEE Trans. Appl. Superconductivity Volume: 25 Pages: 6000204,6000204
  • DOI: 10.1109/TASC.2014.2359547
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Test results of a Nb3Al/Nb3Sn subscale magnet for accelerator application (2015)
  • Author(s): M. Iio, Q. Xu, T. Nakamoto, K. Sasaki, T. Ogitsu, A. Yamamoto, N. Kimura, K. Tsuchiya, M. Sugano, S. Enomoto, N. Higashi, A. Terashima, K. Tanaka, R. Okada, N. Takahashi, Y. Ikemoto, A. Kikuchi, T. Takeuchi, G. Sabbi, A. Zlobin, E. Barzi
  • Journal Title: IEEE Trans. Appl. Superconductivity Volume: 25 Pages: 4003405,4003405
  • DOI: 10.1109/TASC.2015.2390074
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microstructural observation of transformed Nb3Al superconductors using TEM and Atom Probe Tomography (2014)
  • Author(s): N. Banno, T. Takeuchi, K. Tsuchiya
  • Journal Title: IEEE Trans. Appl. Superconductivity Volume: 24 Pages: 8000104,8000104
  • DOI: 10.1109/TASC.2013.2283527
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a Nb3Al and Nb3Sn hybrid subscale magnet (2013)
  • Author(s): M. Iio, T. Nakamoto,Q. Xu, N. Higashi, T. Ogitsu, K. Sasaki, A. Terashima, K. Tsuchiya, A. Yamamoto, A. Kikuchi, T. Takeuchi, G. Sabbi, S. Caspi, P. Ferracin, H. Felice, R. Hafalia, A. Zlobin, E. Barzi, R. Yamada
  • Journal Title: IEEE Trans. Appl. Superconductivity Volume: 23 Pages: 4300605,4300605
  • DOI: 10.1109/TASC.2013.2243493
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transformation heat treatment of Rapid Quenched Nb3Al precursor monitored in situ by high energy synchrotron diffraction (2013)
  • Author(s): C. Scheuerlein, A. Ballarino, M. Di Michiel, X. Jin, T. Takeuchi, A. Kikuchi, K. Tsuchiya, K. Nakagawa, T. Nakamoto
  • Journal Title: IEEE Trans. Appl. Superconductivity Volume: 23 Pages: 6000604,6000604
  • DOI: 10.1109/TASC.2012.2233257
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Design of transformation-processed Nb3Al conductors to balance drawability and inter-filament decoupling (2013)
  • Author(s): N. Banno, T. Takeuchi, K. Nakagawa, Y. Sakurai, K. Tsuchiya
  • Journal Title: IEEE Trans. Appl. Superconductivity Volume: 23 Pages: 6001004,6001004
  • DOI: 10.1109/TASC.2012.2235519
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 急熱急冷・変態法Nb3Al線材の臨界電流密度に与えるAl層厚の影響 (2015)
  • Author(s): 加藤彰、土屋清澄、中本建志、伴野信哉、菊池章弘、竹内孝夫、飯島安男、富田浩介、鈴木恵子、高尾智明、中川和彦
  • Organizer: 電気学会 超電動機器研究会
  • Place of Presentation: 東京 産業技術総合研究所臨海副都心センター別館
  • Year and Date: 2015-01-21
• [Presentation] 急熱急冷・変態法Nb3Al線材のJcに与えるAl層厚の影響 (2014)
  • Author(s): 伴野信哉、土屋清澄、中本建志、菊池章弘、竹内孝夫、富田浩介、加藤彰、鈴木恵子、高尾智明、中川和彦
  • Organizer: 低温工学・超伝導学会
  • Place of Presentation: 東京 タワーホール船堀
  • Year and Date: 2014-05-26 – 2014-05-28
• [Presentation] RHQ-NbAl超伝導線材の前駆体内JR-Nb/AlフィラメントにおけるAl厚の影響 (2014)
  • Author(s): 鈴木恵子、富田浩介、加藤彰、高尾智明、土屋清澄、伴野信哉
  • Organizer: 電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 愛媛 愛媛大
  • Year and Date: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [Presentation] ２回RHQ処理を施したNb3Al線材の性能 (2014)
  • Author(s): 富田浩介、加藤彰、吉田雅史、高尾智明、土屋清澄、中本建志、菊池章弘、竹内孝夫、伴野信哉、飯島安男、二森茂樹、瀧川博幸、中川和彦
  • Organizer: 電気学会 超電動応用電力機器研究会
  • Place of Presentation: 東京 成蹊大
  • Year and Date: 2014-01-30 – 2014-01-31
• [Presentation] アトムプローブによる相変態Nb3Al相内のAl偏析の分布 (2013)
  • Author(s): 伴野信哉、竹内孝夫、土屋清澄
  • Organizer: 低温工学・超伝導学会
  • Place of Presentation: 東京 タワーホール船堀
  • Year and Date: 2013-05-13 – 2013-05-15