高磁場・高精度磁場を指向した高温超伝導マグネット設計に関する研究

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25420253
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 植田 浩史 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (10367039)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 超伝導マグネット / 磁場精度 / 電磁界解析

Outline of Annual Research Achievements

近年，高温超伝導技術を応用して医療用加速器やMRI，NMRなどの設計・開発が進められている。REBCO線材はテープ形状をしているため，垂直磁場の影響を大きく受け，遮蔽電流が顕著に誘導され、それによって不整磁場が発生する。この不整磁場により発生磁場の空間的均一性や時間的安定性を損なう可能性があるため、この不正磁場の磁場分布を測定・評価してきた。本年度は、磁場均一度や時間安定性に焦点を当て、三次元電磁場解析により評価を行った。モデルコイルを対象に三次元電磁界数値解析を用いて、遮蔽電流磁場の計算を行い、実験と定量的に一致する結果を得た。また、遮蔽電流の影響をコイル設計の点から評価・考察した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究の最終目標は、遮蔽電流の影響を評価し、NMR／MRI用超伝導マグネットあるいは加速器用マグネットのような高磁場・高精度磁場を指向した高温超伝導マグネット設計の指針を示すことである。現在、開発した三次元電磁界数値解析手法によって遮蔽電流の影響は定量的に評価できるまでになっている。高磁場・高精度磁場・高温超伝導マグネットの設計にフィードバックするまでには至っていない。

Strategy for Future Research Activity

遮蔽電流の影響を高磁場・高精度磁場コイル設計にフィードバックするため、コイル形状や配置と遮蔽電流や磁場均一度の相関を分析する。また、現状の解析モデルの改良することで、本研究の目的である高温超伝導マグネットの高精度磁場解析と設計をより精緻に達成できる可能性があることが明らかとなったため、解析・設計技術の開発を実施する。

Causes of Carryover

昨今、国際会議などで超伝導の電磁場数値解析がテーマとして取り上げられるようになってきた。他の研究者と議論をした結果、現状の解析モデルの改良することで、本研究の目的である高温超伝導マグネットの高精度磁場解析と設計をより精緻に達成できる可能性があることが明らかとなった。そこで、新たな実験結果との比較と解析・設計技術の開発を次年度に継続することとした。

Expenditure Plan for Carryover Budget

未使用額は論文発表などの経費に充当する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Evaluation of Magnetic Field Distribution by Screening Current in Multiple REBCO Coils (2016)
  • Author(s): A. Mochida, H. Ueda, S. Noguchi, T. Wang, A. Ishiyama, H. Miyazaki, T. Tosaka, S. Nomura, T. Kurusu, S. Urayama, H. Fukuyama
  • Journal Title: IEEE Transactions on Applied Superconductivity Volume: 26 Pages: 4702805
  • DOI: 10.1109/TASC.2016.2542980
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Numerical Simulation on Magnetic Field generated by Screening Current in 10-T class REBCO Coil (2016)
  • Author(s): H. Ueda, Y. Imaichi, T. Wang, A. Ishiyama, S. Noguchi, S. Iwai, H. Miyazaki, T. Tosaka, S. Nomura, T. Kurusu, S. Urayama, H. Fukuyama
  • Journal Title: IEEE Trans. Appl. Supercond. Volume: 26 Pages: 4701205
  • DOI: 10.1109/TASC.2016.2535965
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Evaluation of Irregular Magnetic Field Generated by Screening Current in REBCO Coils for High Accuracy Field (2016)
  • Author(s): A. Matsumi, H. Ueda, S. Noguchi, T. Wang, A. Ishiyama, H. Miyazaki, T. Tosaka, S. Nomura, T. Kurusu, S. Urayama, H. Fukuyama
  • Journal Title: IEEE Trans. Appl. Supercond. Volume: 26 Pages: to be published
  • DOI: 10.1109/TASC.2016.2535966
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 「イットリウム系高温超電導コイル化技術と次世代線材・コイル技術」 前委員会から継続して検討が必要なコイル技術 2：遮蔽電流解析技術のベンチマーク (2016)
  • Author(s): 植田 浩史
  • Organizer: 電力・エネルギーフォーラム／第４回超電導応用研究会シンポジウム
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2016-03-30
  • Invited
• [Presentation] 10T級MRI用高温超電導磁石の開発-REBCOマルチコイルにおける遮蔽電流による不整磁場の評価試験と解析- (2016)
  • Author(s): 小曽根 裕一, 持田 歩, 王 韜, 石山 敦士, 植田 浩史, 宮崎 寛史, 戸坂 泰造, 野村 俊自, 来栖 努
  • Organizer: 平成28年電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2016-03-16 – 2016-03-18
• [Presentation] 9.4 Tヒト全身用MRIコイルにおける遮蔽電流による不整磁場と磁場均一度の評価 (2016)
  • Author(s): 中園 浩平, 松見 絢子, 王 韜, 石山 敦士, 植田 浩史, 野口 聡, 宮崎 寛史, 戸坂 泰造, 野村 俊自, 来栖 努, 浦山 慎一, 福山秀直
  • Organizer: 超電導機器・金属・セラミックス 合同研究会
  • Place of Presentation: 甲府
  • Year and Date: 2016-02-02 – 2016-02-03
• [Presentation] 高磁場MRI用高温超電導磁石開発の進捗(15年秋) －9.4 Tヒト全身用MRIコイルにおける遮蔽電流による不整磁場と磁場均一度の評価－ (2015)
  • Author(s): 松見 絢子, 王 韜, 石山 敦士, 植田 浩史, 野口 聡, 宮﨑 寛史, 戸坂 泰造, 野村 俊自, 来栖 努, 浦山 慎一, 福山 秀直
  • Organizer: 2015年度秋季低温工学・超電導学会
  • Place of Presentation: 姫路
  • Year and Date: 2015-12-02 – 2015-12-04
• [Presentation] 高磁場MRI用高温超電導磁石開発の進捗(15年秋) －REBCOマルチコイルにおける遮蔽電流による不整磁場の評価試験と解析－ (2015)
  • Author(s): 中園 浩平, 持田 歩, 王 韜, 石山 敦士, 植田 浩史, 宮﨑 寛史, 戸坂 泰造, 野村 俊自, 来栖 努
  • Organizer: 2015年度秋季低温工学・超電導学会
  • Place of Presentation: 姫路
  • Year and Date: 2015-12-02 – 2015-12-04
• [Presentation] Evaluation of Magnetic Field Distribution by Screening Current in Multiple REBCO Coils (2015)
  • Author(s): A. Mochida, H. Ueda , S. Noguchi, T. Wang, A. Ishiyama, H. Miyazaki, T. Tosaka, S. Nomura, T. Kurusu, S. Urayama, H. Fukuyama
  • Organizer: 24th International Conference on Magnet Technology
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Year and Date: 2015-10-18 – 2015-10-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Evaluation of Irregular Magnetic Field enerated by Screening Current in REBCO Coils for High Accuracy Field (2015)
  • Author(s): A. Matsumi, H. Ueda, S. Noguchi, T. Wang, A. Ishiyama, H. Miyazaki, T. Tosaka, S. Nomura, T. Kurusu, S. Urayama, H. Fukuyama
  • Organizer: 24th International Conference on Magnet Technology
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Year and Date: 2015-10-18 – 2015-10-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Numerical Simulation on Magnetic Field generated by Screening Current in 10-T class REBCO Coil (2015)
  • Author(s): H. Ueda, Y. Imaichi, T. Wang, A. Ishiyama, S. Noguchi, S. Iwai, H. Miyazaki, T. Tosaka, S. Nomura, T. Kurusu, S. Urayama, H. Fukuyama
  • Organizer: 24th International Conference on Magnet Technology
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Year and Date: 2015-10-18 – 2015-10-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Numerical Simulation on Magnetic Field generated by Screening Current in REBCO coils (2015)
  • Author(s): H. Ueda, S. Noguchi, A. Matsumi, A. Mochida, Y. Imaichi, A. Ishiyama
  • Organizer: 2015 CHATS on Applied Superconductivity Workshop
  • Place of Presentation: Bologna, Italy
  • Year and Date: 2015-09-14 – 2015-09-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Numerical Analyses on Magnetic Field Generated by Screening Current in REBCO Multiple Pancake Coils for MRI application (2015)
  • Author(s): H. Ueda, S. Noguchi, A. Mochida, T. Wang, A. Ishiyama, H. Miyazaki, T. Tosaka. S. Nomura, T. Kurusu
  • Organizer: 12th European Conference on Applied Superconductivity
  • Place of Presentation: Lyon, France
  • Year and Date: 2015-09-06 – 2015-09-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Numerical Evaluation on Influence of Screening Current on Field Homogeneity in REBCO Coils (2015)
  • Author(s): H. Ueda, S. Noguchi, A. Matsumi, A. Ishiyama, H. Miyazaki, T. Tosaka, S. Nomura, T. Kurusu, S. Urayama, H. Fukuyama
  • Organizer: 12th European Conference on Applied Superconductivity
  • Place of Presentation: Lyon, France
  • Year and Date: 2015-09-06 – 2015-09-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 高磁場MRI用高温超電導磁石開発の進捗 (15年春) － 極小口径10T級コイルの遮蔽電流磁場解析 － (2015)
  • Author(s): 植田 浩史, 石山 敦士, 野口 聡, 岩井 貞憲, 宮﨑 寛史, 戸坂 泰造, 野村 俊自, 来栖 努, 浦山 慎一, 福山 秀直
  • Organizer: 2015年度春季低温工学・超電導学会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2015-05-27 – 2015-05-29
• [Presentation] 高磁場MRI用高温超電導磁石開発の進捗 (15年春) － REBCOマルチコイルにおける遮蔽電流による不整磁場の評価 － (2015)
  • Author(s): 中園 浩平, 持田 歩, 松見 絢子, 今市 洋平, 王 韜, 石山 敦士, 植田 浩史, 宮崎 寛史, 戸坂 泰造, 野村 俊自, 来栖 努
  • Organizer: 2015年度春季低温工学・超電導学会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2015-05-27 – 2015-05-29