2015 Fiscal Year Annual Research Report
核廃棄物処理のための大出力サイクロトロン用超伝導コイルシステムの設計研究
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26630116
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
石山 敦士 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00130865)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植田 浩史 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (10367039)
野口 聡 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (30314735)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 加速器 / 超伝導材料 / 電気機器 / 廃棄物処理 / 量子ビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子力分野の最重要課題の１つである放射性廃棄物の処理を可能とする技術の一つとして「加速器駆動システム」がある。これを実現する30MW級（1GeV×30mA）の出力、30%以上の加速効率の大出力・高効率陽子加速器「次世代超伝導サイクロトロン：Next Generation Superconducting Cyclotron（以下、「NSC」と略記）の開発を最終目標とし、本研究課題ではその実現可能性と開発課題の抽出・今後の開発指針を示すことを目的として工学的設計研究を進めてきた。まず2014年度（初年度）は、主としてNSC用実規模超伝導コイルシステムの基本設計を行った。すなわち、超伝導線材の特性、機械強度を制約条件として、使用線材量を最少とする設計最適化を行い、必要となるコイルシステムを提示するとともに、それを実現するための課題を抽出した。これを受けて、2015年度（最終年度）は、最も重要な開発課題の一つとして高機械強度化を採り上げ検討を行った。その中で新しい補強構造（Super_YOROI構造）を考案し、三次元数値構造解析によりその効果の検証を行い良好な結果を得た。また、NSC用実規模m級コイルにこの補強構造を適用することを想定し、補強構造の寸法をパラメータとして上下側板の厚みや内外枠の厚みの違いが補強効果にどのような影響を及ぼすのかを検討した。その結果、Super_YOROI構造は研究代表者らが先行研究として提案したYOROI構造を大きく上回る補強強度・効果を有していることが確認された。また、これにより電流密度を向上させることが可能となり、コイル全体を小型化・低コスト化することが可能であることが示された。以上の成果は、NSC用だけでなく、m級大口径の超伝導コイルシステムの開発に向けて重要な知見を与えるものとして意義ある成果と考える。成果発表は2016年度に行う予定である。
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