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ボビンレス超伝導ソレノイドと多層磁場シールドを用いた高効率ADRシステム開発

Publicly Offered Research

Project AreaThe Physical Origin of the Universe viewed through the Cosmic Background Radiation - from Cosmological Inflation to Dark Ages -
Project/Area Number 24111703
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNational Institute for Fusion Science (2013)
University of Tsukuba (2012)

Principal Investigator

高田 卓  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30578109)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords断熱消磁冷凍機 / 超伝導マグネット / 磁場シールド / 超伝導ソレノイド / 多層磁場シールド
Research Abstract

断熱消磁冷凍機(ADR)用の小型のボビンレス超伝導ソレノイド磁石の開発に成功した。極細の径0.127mmのNbTi線を用い、1N以下の張力コントロール可能な専用に開発した巻線機を用いての製作を成功させた。作成されたマグネットを液体ヘリウムの浸漬冷却によって約4.2Kの環境下で励磁試験を行った。デザインの前提としていた4A通電時中心磁場2Tの仕様を満たすことを確認した。またさらに高い6A通電で3Tを記録した。クエンチが起こる電流値まで通電していないが、NbTi線の臨界磁場、臨界電流の特性から推測される限界の90%以上の通電電流でクエンチを起こしていないということは、機械的に問題なくエポキシの選定等を含む製作方法に問題が無いことを示している。これにより、既存のADRと置き換えると、数%~20%程度の冷凍能力向上が期待できる。
また、一方で断熱消磁冷凍機用の磁気シールドを多層化する方法について検討を行った。原理検証を行うため、上述の超電導磁石を用いて、溶接などの複雑な方法を用いずとも多層シールドによって均一な磁気遮蔽が行えることを示した。これを元にシミュレーションによって、断熱消磁冷凍機用磁気シールドのデザインを行った。その結果、磁気シールドの多層化による効果は大変大きく、重量の半減させる技術となりうることをしめすことができた。
以上の結果からADRシステムの軽量化に資するマグネットのボビンレス化及び磁気シールドの多層化という2つの技術が製作可能であり、宇宙機搭載に貢献する事を示すことが出来た。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2014 2013

All Presentation (4 results)

  • [Presentation] Lite BIRDの熱構造設計とADRの軽量化検討2014

    • Author(s)
      高田 卓、原田 匠、木村 誠宏、LiteBIRD Working Group
    • Organizer
      第13回宇宙科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究所(相模原)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 断熱消磁冷凍機用3T級小型ボビンレス超伝導磁石の開発2014

    • Author(s)
      高田 卓、原田 匠、木村 誠宏
    • Organizer
      第89回低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Lite BIRDの熱構造設計とADRの軽量化検討2013

    • Author(s)
      高田 卓
    • Organizer
      第12回宇宙科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究所(神奈川県)
    • Year and Date
      2013-01-08
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 宇宙機用断熱消磁冷凍機の軽量多層磁気シールドに関する研究2013

    • Author(s)
      原田 匠、高田 卓、木村 誠宏
    • Organizer
      第88回低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      ウィンクあいち(名古屋)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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