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Super LHC計画のための高磁場超伝導マグネットの開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 18034009
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

土屋 清澄  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 教授 (20044787)

研究分担者 山本 明  高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 教授 (30113418)
満田 史織  高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 博士研究員 (60425600)
竹内 孝夫  物質・材料研究機構, 超伝導材料センター, グループリーダー (80354299)
伴野 信哉  物質・材料研究機構, 超伝導材料センター, 主任研究員 (30354301)
菊池 章弘  物質・材料研究機構, 超伝導材料センター, 主任研究員 (50343877)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
5,800千円 (直接経費: 5,800千円)
2007年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2006年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
キーワード素粒子実験 / 加速器 / 超伝導材料 / 超伝導マグネット / Nb_3A1超伝導線 / Nb_3Al超伝導線
研究概要

加速器用高磁場超伝導マクネットの開発を目指して、Nb_3Sn線材よりも機械的歪み特性に優れたNb_3Al線材の開発を進めた。具体的には、1)長尺線材の製造技術の開発、2)長尺線材への安定化銅付着法の開発、3)ケーブル化技術の開発と製造条件の最適化を目指した。1)では、線長150m以上で電流密度2000A/mm^2@10T(1000A/mm^2@15T)以上の線材開発を目標に、線材断面パラメータ、急熱急冷処理(RHQ)条件、RHQ後の加工度、変態熱処理条件と雷流密度との関係を調べた。その結果、高電流密度線材では、マトリックス比は〜0.8、フィラメント径は〜50um、フィラメント数は〜200本(線材製造ビッレット寸法〜60mmの場合)程度であることが必要と分かった。また、RHQ後の最適加工度は50〜70%であることも明らかとなった。しかしながら、本研究で得られた最高電流密度は〜800A/mm^2@15Tで、目標とした値の80%であった。今後は、電流密度と微視的結晶組織の関係や第三元素添加の効果などをより詳細に調べ、さらなる高電流密度化を目指すことが必要である。2)では、2つの方法を追求した。1つは、Niストライク+めっき法で、50〜100m程度め銅安定化線材は困難なく製作できるようになった。しかしながら、めっき後に(伸線やツイスト加工による)加工歪みを加えると線材が脆くなることが明らかとなった。原因としては、めっき後に行う熱処理(600℃)が考えられ、めっき後に加工歪みが加わらない製造工程を組むことが重要であることが判明した。2つ目はイオンプレーティング+めっき法で、この方法では500m以上の線材製作が可能となった。3)においては、イオンプレーティング+めっき法により銅を付着しだ素線を用いてケーブル試作を試みた。安定化銅の剥離が生じないケーブル製作条件や、試作ケーブルの各種特性の調査を行い、Nb_3Al超伝導ケーブルが製作可能であることを示した。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 6件)

  • [雑誌論文] Study of RHQT-processed Nb3Al Wires for High-Fied Accelerator Magnet Applications2008

    • 著者名/発表者名
      C. Mitsuda, et. al.
    • 雑誌名

      Journal of Physics Conference Series 97

      ページ: 12059-12059

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Nb3Al wires for future accelerator magnets and measurements of their critical current density and critical temperature2007

    • 著者名/発表者名
      C. Mitsuda, et. al.
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Appl. Supercond. 17

      ページ: 2693-2696

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristics of Round and Extracted Strands of Nb3Al Rutherford Cable2007

    • 著者名/発表者名
      A. Kikuchi, et. al.
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Appl. Supercond. 17

      ページ: 2697-2701

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication and Operation of a RHQT Nb3Al Insert Coil Generating 4.5T at 4.2K in 15T Back-up Field2007

    • 著者名/発表者名
      T. Takeuchi, et. al.
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Appl. Supercond. 17

      ページ: 2684-2687

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationship Between BCC-Deformation, Transformation Temperature and Microstructure in Nb3Al Wires2007

    • 著者名/発表者名
      N. Banno, et. al.
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Appl. Supercond. 17

      ページ: 2688-2692

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetization Anomaly of Nb3Al Strands and Instability of Nb3Al Rutherford Cables2007

    • 著者名/発表者名
      R. Yamada, et. al.
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Appl. Supercond. 17

      ページ: 2502-2505

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nb3Al Wire Development for Future Accelerator Magnets2006

    • 著者名/発表者名
      K.Tsuchiya et al.
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Appl. Supercond. 16

      ページ: 1204-1207

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Internally Cu-stabilized RHQT Nb3Al superconductors with Ta matrix2006

    • 著者名/発表者名
      T.Takeuchi et al.
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Appl. Supercond. 16

      ページ: 1257-1260

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Fabrication of Cu stabilizer into long-length RHQT-processed Nb3Al round wire2006

    • 著者名/発表者名
      A.Kikuchi et al.
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Appl. Supercond. 16

      ページ: 1224-1227

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Strain tolerance in technical Nb3Al superconductors2006

    • 著者名/発表者名
      N.Banno et al.
    • 雑誌名

      Supercond. Sci. Technol. 19

      ページ: 1057-1062

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Trial manufacture of a km class length of Cu cladding RHQT Nb3Al flat-wire2006

    • 著者名/発表者名
      K.Tagawa et al.
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Appl. Supercond. 16

      ページ: 1168-1171

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Design Study of 15 Tesla Cosine Theta Magnets with Nb3A1 Cable2006

    • 著者名/発表者名
      R.Yamada et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physics, Conf. Ser 43

      ページ: 714-718

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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