2016 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation into the improvement effect of the thermal stability on high temperature superconducting device cooled by liquid hydrogen
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26870082
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
中山 知紀 筑波大学, システム情報系, 助教 (90707853)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 熱伝導解析 / クエンチ保護 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液体水素はその沸点（20 K）から高温超電導体の冷媒として利用が可能だと考えられているが，実際に直接的な冷媒として利用されたことはなく，液体水素中で超電導機器から熱が発生したときの超電導機器の熱の伝播の様子は詳しい検討がなされていない。また，高温超電導機器の安定な運用のためには，高温超電導機器の発熱と液体水素の冷熱の関係を明らかにする必要がある。
本研究課題において，液体水素で冷却した高温超電導コイルに熱擾乱が発生した際の，コイル周方向と巻線間方向の2次元の熱伝導および熱伝達，液体水素への熱伝達などを考慮した精密な計算モデルを作成してコイルの局所的な発熱状態を計算した。これにより，液体水素中で熱が発生した際の超電導コイルの各場所における温度変化や液体水素の沸騰する範囲を見積もることができるようになった。また，液体水素冷却の高温超電導コイルは液体ヘリウム冷却の高温超電導コイルに比べて，温度上昇の幅が小さく，狭い範囲の温度分布にとどまることが分かった。この傾向は，過去の液体水素冷却高温超電導コイルの1次元熱伝導による安定性解析結果とも一致するもので，新たにコイルの巻線間の熱伝導も考慮したコイル形状設計をする必要があることを明らかにした。上記解析結果を反映して，超電導コイルの熱伝導の様子を実験的に確かめるために，小型の高温超電導パンケーキコイルの試作を行い，高温超電導コイルに熱が発生した際の温度分布などを測定して解析結果と比較できるようにした。。
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