| 研究課題/領域番号 |
23K17666
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分13:物性物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
小濱 芳允 東京大学, 物性研究所, 准教授 (90447524)
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| 研究期間 (年度) |
2023-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2023年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
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| キーワード | 強磁場 / 磁場発生技術 / ヘリウムフリー / 産業応用 / ロングパルス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ヘリウムを使わない強い磁場の発生およびその利用は産業応用および学術的にも広く必要とされている研究題目である．本研究では研究代表者が開発したスーパーキャパシタによるロングパルス磁場発生技術に組み合わせるコイルを改良し，この研究題目の達成を目指す．
本研究では低負荷コイルを作成し，これとスーパーキャパシタを組み合わせることで強磁場を発生する．低負荷コイルは，低残留抵抗の高純度銅等により構成され，液体窒素温度以下に冷却することで実現させる．ヘリウムフリーの冷凍機や，繰り返し磁場の発生が可能な充放電器でテストし，本手法がこれまでの磁場発生技術に改革を起こしうる新技術であるかを調査する．
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| 研究成果の概要 |
研究期間中に、純度99.9999%の銅を用いてパルス磁場コイルを製作した。このコイルを液体ヘリウムで冷却し、残留抵抗比（RRR）が1000を超える低負荷コイルを実現した。この磁石により、放電時に発生するジュール熱が極めて小さい。その結果、長時間の放電（ロングパルス）においてもコイル温度の上昇が抑えられ、流せる電流（I＝V/Rに比例）および発生磁場が約2倍に増加した。
次の研究段階として、液体ヘリウムを用いない冷却技術の確立に取り組んでおり、GM冷凍機を用いた高繰り返しロングパルス発生装置の開発を進めている。現在の磁場発生技術に革新をもたらすと考えられ、萌芽研究の目的は達成したと考えている。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
超伝導磁石はヘリウム冷媒として使った強磁場発生技術である。しかしながら、近年のヘリウム不足により、様々な場面で超伝導磁石が利用できない場面が頻発していた。パルス磁場はヘリウムを使わず、超伝導磁石よりも高い磁場が発生できる磁場発生手法であるが、磁場発生時間がミリ秒程度と短く、その応用は限られていた。本研究では、ロングパルスという秒程度に長いパルス磁場を更に改良し、本技術が超伝導磁石に変わりうる強磁場発生手法であることを示した。磁場発生時間が１秒で十分な場合は、本研究で改良されたロングパルス発生手法が今後使われる可能性が高い。磁場には多くの産業利用や学術応用があるため、本研究は高い意義を持つ。
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