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新材料MgB2と超伝導電流流体解析による新型アンジュレータ精密磁場制御法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 17H01127
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関京都大学

研究代表者

紀井 俊輝  京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (30314280)

研究分担者 富田 優  公益財団法人鉄道総合技術研究所, 研究開発推進部, 担当部長 (40462915)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
44,070千円 (直接経費: 33,900千円、間接経費: 10,170千円)
2020年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 26,780千円 (直接経費: 20,600千円、間接経費: 6,180千円)
2017年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
キーワードバルク超伝導体 / アンジュレータ / 放射光 / 超伝導応用 / 加速器 / 超伝導体応用
研究成果の概要

電子ビーム蛇行用の周期交替磁場を発生させるアンジュレータは放射光生成に必要不可欠な装置である。永久磁石や電磁石が使われてきたが、超伝導材料を用いることで大幅な性能向上が期待されている。本研究では、新材料MgB2を用いることで周期磁場の制御性を格段に高めた。その結果、希土類銅酸化物超伝導体を用いた際の磁場強度のばらつきを半分以下に抑制でき、高度な数値計算との比較が可能な周期磁場の生成に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

バルク超伝導体を用いた放射光生成用アンジュレータは、磁場強度は格段に高く放射光生成に革新をもたらすことが期待されている。しかしピーク磁場強度の一様性に課題があり、現時点では実用化に至っていない。希土類系バルク超伝導体では製法上の理由により特性にばらつきが生じてしまうことが、実用レベルのピーク磁場均一度を得るための妨げとなっていた。本研究では、希土類系とは製法が異なりばらつきの発生が極めて小さいMgB2超伝導体を用いることで、ピーク磁場均一度を大幅に向上させた。これにより、数値計算モデルの精度向上等を通じて実用化にむけた研究を可能とし、革新的なアンジュレータの実現が近づいた。

報告書

(5件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] スイス連邦工科大学ポール・シェラー研究所(スイス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] バルク超伝導体の新しい応用2022

    • 著者名/発表者名
      紀井俊輝
    • 学会等名
      第85回 KPSI セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バルク超伝導体における超伝導遮蔽電流制御とその応用2022

    • 著者名/発表者名
      紀井俊輝
    • 学会等名
      大阪大学産業科学研究所附属量子ビーム科学研究施設 令和3年度成果報告会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バルク超伝導体アンジュレータにおけるバルクソーティングによるピーク磁場強度調整2022

    • 著者名/発表者名
      紀井俊輝
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回 年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] バルク超伝導体を用いた短周期・強磁場アンジュレータの可能性2021

    • 著者名/発表者名
      紀井俊輝
    • 学会等名
      2021年度ビーム物理研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] バルク超伝導体アンジュレータのための3次元磁場分布計測システム2021

    • 著者名/発表者名
      紀井俊輝
    • 学会等名
      2021年度秋季低温工学・超電導学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高品位MgB2多結晶バルク体を用いた周期磁場生成2020

    • 著者名/発表者名
      紀井俊輝
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] バルク超伝導体を用いた短周期アンジュレータ2019

    • 著者名/発表者名
      紀井俊輝
    • 学会等名
      応用物理学会 (超伝導分科会 第59回研究会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Design study of Bulk HTS Undulator using MgB22019

    • 著者名/発表者名
      Toshiteru Kii
    • 学会等名
      11th International Workshop on Processing and Applications of Superconducting Bulk Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of End Field Profile of Bulk HTS Undulator2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiteru Kii
    • 学会等名
      14th European Conference on Applied Superconductivity
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recent progress on Bulk Supercinducting High-Tc micro undulator2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiteru Kii
    • 学会等名
      Workshop on "Generation and Application of High Brightness Electron Beam"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 流体力学的超伝導電磁解析2019

    • 著者名/発表者名
      紀井俊輝
    • 学会等名
      第8回量子化磁束動力学シミュレーション研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Computational fluid dynamics approach to determine current distribution in cylindrical bulk HTS2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiteru Kii
    • 学会等名
      6th Internatinal Workshop on Numerical Modelling of High Temeperature Superconductors
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 流体力学的超伝導電磁解析における電磁力の扱い2018

    • 著者名/発表者名
      紀井俊輝
    • 学会等名
      2018 年度秋季(第97回)低温工学・超電導学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Ultra-short period high field undulators for compact light sources2018

    • 著者名/発表者名
      紀井俊輝
    • 学会等名
      The 60th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop FLS2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Bulk High-Tc Superconductor Staggered Array Undulator" -- Principle of Operation --2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiteru Kii
    • 学会等名
      Workshop on CSR and FELs from ultra-short bunch electron beams
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バルクMgB2超伝導体によるバルク超伝導体スタガードアレイアンジュレータ高精度化の検討2017

    • 著者名/発表者名
      紀井俊輝
    • 学会等名
      第14回日本加速器学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Effect to periodic magnetic field quality of non-uniformity of Jc in each piece of bulk supercon-ductor array2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiteru Kii
    • 学会等名
      The 10th International Workshop on Processing and Applications of Superconducting (RE)BCO Large Grain Materials (PASREG 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 半円状MgB2超電導バルク磁石の磁場特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      石原篤,恩地太紀,赤坂友幸,福本祐介,紀井俊輝,関野正樹,大崎博之,岸尾光二,富田優
    • 学会等名
      2017 年度秋季(第95回)低温工学・超電導学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] MOセンサーによる高温超電導バルク磁石の捕捉磁場分布評価(2)2017

    • 著者名/発表者名
      赤坂友幸,恩地太紀,石原篤,福本祐介,関野正樹,大崎博之,岸尾光二,紀井俊輝,富田優
    • 学会等名
      2017 年度秋季(第95回)低温工学・超電導学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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