| 研究概要 |
液体ヘリウムのプール沸騰により冷却されるNbTi超電導体の動的安全性の数値計算に関しては,多様な動作条件のもとでの超電導体の熱的挙動の解析により安全性の判別図を作成し,これと最小伝播領域(MPZ)との関連は判明している.しかし,最小回復領域(MRZ)との関連が未知であるため,MRZ領域のいくつかの動作電流における超電導体の熱的挙動の数値解析を行い、超電導体の常電導状態への移行(クエンチ)あるいはそれの超電導状態への復帰(リカバリー)との境界を示す安全性の判別図を作成した.また,超電導体の温度応答や導体中心部の超電導および分流領域を加えた長さ(MRZ)の時間変化等を精査したところ,これらと静的平衡より求められるMRZとの関連を明示する結果が得られた.
Nb超電導体を使用した動的安全性の実験に関しては,計算に使用するために重要なヘリウムの冷却特性を,テープ状Nb超電導体を使用して大気圧飽和および短軸垂直/長軸水平の姿勢のもとで測定し,熱流束上昇と下降における履歴の小さな沸騰曲線を得た.このヘリウムの冷却特性およびテープ状Nb超電導体の発熱特性を使用して,時間・空間的に矩形状の発熱がある条件において,一次元非定常熱伝導方程式を数値的に解いた.これらの数値計算の結果と,テープ状Nb超電導体に対して矩形状の熱擾乱を与えた場合の超電導体の温度応答の測定よりクエンチあるいはリカバリーと確認された実験結果を比較した.その結果,実験と計算結果の差は多少認められたが,Nb超電導体のみならず熱電対,接着剤の熱物性を計算に導入することにより,実験結果の温度応答と定性的には同様な計算結果が得られた.
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