| 研究課題/領域番号 |
21K04016
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
神谷 淳 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (00224668)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 高温超伝導体 / 遮蔽電流密度 / 有限要素法 / 高速多重極法 / H-行列法 / 前処理技術 / 高性能計算 / 鞍点問題 / Krylov空間法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，高温超伝導体中の遮蔽電流密度を評価するための高速・高精度解析技術を開発し，同技術を用いて超伝導応用機器の設計支援ツールを製作する．本研究で開発される技術は数理モデルと数値解析法の２種類に大きく分かれる．
まず，遮蔽電流密度解析には，超伝導状態を記述するための数理モデルが必要となる．本研究の電磁界解析では，数100Hz以下の周波数領域で有効な数理モデルを提案し，その妥当性を数値的に実証する．
次に，遮蔽電流密度方程式を高速に解く数値解析技術を開発する．この技術が実現すれば，複雑形状をした超伝導応用機器中の遮蔽電流密度を高速・高精度に評価することが可能となる．
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| 研究成果の概要 |
高温超伝導体薄膜がクラックを含む場合，遮蔽電流密度解析は各Newtonステップにおける一般化鞍点問題に帰着する．しかし，良く知られているように，一般化鞍点問題は数値的に解くのが困難である．本研究では，一般化鞍点問題のソルバーとして4種類の手法を開発し，特殊AiVRMと名付けた．さらに，特殊AiVRMは大規模遮蔽電流密度解析の強力なツールになり得ることを数値実験により実証した．
上記特殊AiVRMを実装することにより，遮蔽電流密度解析コードを開発し，同コードを用いて超伝導リニア加速システムの加速性能を解析した．その結果，現実的な加速距離をもつSLAシステムの開発可能性を数値的に検証した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
2050 年までにカーボンニュートラルで持続可能な新しい世界を実現するためには，高温超伝導を含めた革新的科学技術を社会実装する必要がある．特に，高温超伝導体の応用技術は，低炭素社会に対応するためのキーテクノロジーの一つである．近年，高温超伝導応用機器に対してはICT技術の進展に伴うスマート化に対応した高い制御性能も要求される．この意味から，高温超伝導応用機器の設計開発に際しては，超伝導体中を流れる遮蔽電流密度や超伝導体周辺の電磁界の解析が不可欠となっている．本研究は，大規模遮蔽電流密度解析を高速・高精度で実現するための本質的な基礎技術を開発した．
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