次世代MRI装置を実現するMgB2線材技術の開発

• 研究課題/領域番号: 26709021
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 前田 穂 日本大学, 理工学部, 助手 (80610584)
• 研究協力者: Kim JungHo ; Patel Dipak
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2014年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
• キーワード: 超伝導材料・素子 / 二硼化マグネシウム / 超伝導線材 / 超伝導マグネット / MRI / 臨界電流密度 / 固体窒素 / 超伝導接続 / 格子欠陥 / 臨界電流 / 超伝導応用

研究成果の概要

本研究では、MRI診断装置用の超伝導コイルの次世代化に向けて、二硼化マグネシウム(MgB2)線材の高性能化と、その材料を基盤とした要素技術の開発に従事した。その結果、線材コア組織の制御により、臨界電流特性や耐歪特性を向上するための新しい知見を得た。また、超伝導接続技術として、磁場下で優れた臨界電流特性を有する、炭素添加のMgB2単芯線材に着目し、本来の特性の約70%まで向上・維持できる接続性能を達成した。さらに、超伝導接続により閉じた小型MgB2コイルを作製し、固体窒素冷却下でその永久電流モードの性能を世界で初めて評価するとともに、冷却及び超伝導磁石としての性質・特性に関する様々な知見を得た。

研究成果

• [国際共同研究] University of Wollongong(オーストラリア)
• [国際共同研究] University of Wollongong(オーストラリア)
• [国際共同研究] Korea Basic Science Institute(韓国)
• [国際共同研究] Hyper Tech Research, Inc.(米国)
• [雑誌論文] Solid cryogen: a cooling system for future MgB2 MRI magnet (2017)
  • 著者名/発表者名: Dipak Patel, Md Shahriar Al Hossain, Wenbin Qiu, Hyunseock Jie, Yusuke Yamauchi, Minoru Maeda, Mike Tomsic, Seyong Choi, Jung Ho Kim
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1
  • DOI: 10.1038/srep43444
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A new approach to a superconducting joining process for carbon-doped MgB2 conductor (2016)
  • 著者名/発表者名: Dipak Patel, Md Shahriar Al Hossain, Minoru Maeda, Mohammed Shahabuddin, Ekrem Yanmaz, Subrata Pradhan, Mike Tomsic, Seyong Choi, Jung Ho Kim
  • 雑誌名: Superconductor Science and Technology 巻: 29 号: 9 ページ: 095001-095001
  • DOI: 10.1088/0953-2048/29/9/095001
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of persistent-mode operation in a superconducting MgB2 coil in solid nitrogen (2016)
  • 著者名/発表者名: Dipak Patel, Md Shahriar Al Hossain, Khay Wai See, Wenbin Qiu, Hiroki Kobayashi, Zongqing Ma, Seong Jun Kim, Jonggi Hong, Jin Yong Park, Seyong Choi, Minoru Maeda, Mohammed Shahabuddin, Matt Rindfleisch, Mike Tomsic, Shi Xue Dou, and Jung Ho Kim
  • 雑誌名: Superconductor Science and Technology 巻: 29 号: 4 ページ: 04LT02-04LT02
  • DOI: 10.1088/0953-2048/29/4/04lt02
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Control of core structure in MgB2 wire through tailoring boron powder (2015)
  • 著者名/発表者名: Minoru Maeda, Daisuke Uchiyama, Md Shahriar Al Hossain, Zongqing Ma, Mohammed Shahabuddin, Jung Ho Kim
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 636 ページ: 29-33
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.02.151
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The roles of CHPD: superior critical current density and n-value obtained in binary in situ MgB2 cables (2014)
  • 著者名/発表者名: M. S. A. Hossain, A. Motaman, S. Barua, D. Patel, M. Mustapic, J. H. Kim, M. Maeda, M. Rindfleisch, M. Tomsic, O. Cicek, T. Melisek, L. Kopera, A. Kario, B. Ringsdorf, B. Runtsch, A. Jung, S. X. Dou, W. Goldacker, P. Kovac
  • 雑誌名: Superconductor Science and Technology 巻: 27 号: 9 ページ: 095016-095016
  • DOI: 10.1088/0953-2048/27/9/095016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiwalled carbon nanotube-derived superior electrical, mechanical and thermal properties in MgB2 wires (2014)
  • 著者名/発表者名: Dipak Patel, Minoru Maeda, Seyong Choi, Seong Jun Kim, Mohammed Shahabuddin, Jafar Meethale Parakandy, Md Shahriar Al Hossain, Jung Ho Kim
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: 88 ページ: 13-16
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2014.06.010
  • 査読あり
• [学会発表] Development of MgB2 wire and coil for the next generation of MRI magnet (2016)
  • 著者名/発表者名: Minoru Maeda, Dipak Patel, Md Shahriar Al Hossain, Seyong Choi, Jung Ho Kim
  • 学会等名: 29th INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SUPERCONDUCTIVITY
  • 発表場所: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • 年月日: 2016-12-13
  • 国際学会
• [学会発表] 原材料粉末の粒径差によるMgB2線材コアの空隙制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田 穂, 内山 大輔
  • 学会等名: 第1回 低温工学・超電導学会 材料研究会シンポジウム / 第3回 液体水素冷却MgB2超電導線の開発と応用に関するフォーラム
  • 発表場所: 東京大学山上会館2階大会議室（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-06-09
  • 招待講演
• [学会発表] Transport Critical Current, n-value and Microstructure of MgB2 cable and Their Correlation With Various Mechanical Deformations (2014)
  • 著者名/発表者名: M. A. Hossain, S. Barua, D. Patel, J. Kim, A. Kario, M. Maeda, O. Cicek, P. Kovac, M. A. Rindfleisch
  • 学会等名: Applied Superconductivity Conference 2014
  • 発表場所: Charlotte, North Carolina (USA)
  • 年月日: 2014-08-12
• [学会発表] 次世代MRI 装置の実現に向けたMgB2線材技術の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前田 穂
  • 学会等名: 科学技術振興機構（JST）の先端的低炭素化技術開発（ALCA）の液体水素冷却MgB2超電導線の開発と応用に関するフォーラム
  • 発表場所: JST 東京本館B1 大会議室（東京都・千代田区）
  • 年月日: 2014-07-24
  • 招待講演
• [備考] 前田 穂 - 研究者 - researchmap
  • URL: http://researchmap.jp/read0156055/