高エネルギー加速器用高磁場超伝導磁石の基礎研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07044103
• 研究機関: 高エネルギー物理学研究所
• 研究代表者: 新冨 孝和 高エネルギー物理学研究所, 低温センター, 教授 (10016082)
• 研究分担者: THOMAS Taylo CERN, 加速器部, グループリーダー ; ROMEO Perin CERN, 加速器部, グループリーダー ; DANIEL Leroy CERN, 加速器部, グループリーダー ; 石橋 健二 九州大学, 工学部, 教授 (00159766) ; 住吉 文夫 鹿児島大学, 工学部, 教授 (20136526) ; 槙田 康博 高エネルギー物理学研究所, 物理部, 助手 (30199658) ; 荻津 透 高エネルギー物理学研究所, 加速器部, 助手 (30185524) ; 大内 徳人 高エネルギー物理学研究所, 加速器部, 助手 (50194080) ; 木村 誠宏 高エネルギー物理学研究所, 低温センター, 助手 (10249899) ; 春山 富義 高エネルギー物理学研究所, 物理部, 助手 (90181031) ; 土井 義城 高エネルギー物理学研究所, 物理部, 助教授 (60044765) ; 山本 明 高エネルギー物理学研究所, 物理部, 助教授 (30113418) ; 土屋 清澄 高エネルギー物理学研究所, 加速器部, 助教授 (20044787)
• キーワード: 超伝導マグネット / 双極マグネット / クエンチ / 四極マグネット / 磁場勾配

研究概要

高エネルギーハドロン加速器用10テスラ級高磁場超伝導マグネットの開発研究を行った。研究を行ったマグネットは、双極ならびに四極マグネットである。
双極マグネットは、定格磁場8.4テスラを目標とし、クエンチなしに定格磁場を発生することを主眼においた。そのために、設計ならびに製作における新しい工夫を取り入れ、モデルマグネットでの実験を目指した。新概念の導入において、両研究機関の担当者と緊密に連絡を取り、計画を進めた。この研究による成果は、モデルマグネットによる最高磁場10.3テスラを達成したが、最初のクエンチ磁場が8.4テスラに達しなかった点で、未だ今後の開発課題を残している。
四極マグネットでは、70mmのコイル内径で、240T/mの磁場勾配を得ることを目標とした。臨界磁場勾配は270T/mであり、コイル内最大磁場も9.6テスラを越えるマグネットである。今年度は主としてマグネットの設計研究を主眼に置いた。最適コイル配置、超伝導ケーブル最適寸法、マグネット最適断面形状等の基本的形状についての設計研究を担当者と緊密に連絡を取りつつ進めた。強磁場勾配四極マグネットの開発にとって必要な基本データを得る目的で、既存の超伝導四極マグネットを改造し、励磁試験を行った。その結果、本研究所で目標としている240T/mの磁場勾配に相当する磁場の発生に成功し、今後の開発にとって貴重なデータを得た。
これ等の研究ならびに今後の開発研究を進めるために、両研究所から担当研究者が夫々派遣され、5回に及ぶ打合せ会議が開催された。

研究成果

• [文献書誌] 新冨 孝和 他: "Contact Surfaces between Strands of Rutherford Cables in Various Curing Conditions" Adv.Cry.Eng.(出版予定).
• [文献書誌] 山本 明 他: "Test Results of a Single Aperture 10 Tesla Dipole Model Magnet for the Large Hadron Collider" 14th Int.Conf.Magnet Tech.論文集. (出版予定).
• [文献書誌] 山本 明 他: "Development of Twin Aperture Dipole Magnets for the Large Hadron Collider" IEEE Trans.Appl.Superconductivity. Vol.5. 1016-1019 (1995)
• [文献書誌] 槙田 康博 他: "Stabilities of the Rutherford Cables with Cu Matrix and CuMn Barrier" IEEE Trans.Appl.Superconductivity. Vol.5. 385-388 (1995)
• [文献書誌] 土屋 清澄 他: "Development and Test Results of the Prottype Active Shield Dipole Magnets for the KEK B-Factory" IEEE Trans.Mag.(出版予定).
• [文献書誌] 大内 徳人 他: "Constraction of Protoype Active Shield Dipole Magnets for KEK B-Factory" IEEE Trans.Appl.Superconductivity. Vol.5. 867-870 (1995)
• [文献書誌] 荻津 透 他: "Quench Antennas for RHIC Quadrupole Magnets" Proc.of 1995 Particle Acclerator Conf.and Int.Conf.on High Energy Accelerators. (出版予定).
• [文献書誌] 荻津 透 他: "Quench Observation Using Quench Antennas for RHIC IR Quadrupole Magnets" IEEE Trans.Mag.(出版予定).
• [文献書誌] 春山 富義 他: "Pressure Drop of Two-Phase Helium Flowing in a Large Solenoidal Magnet Cooling Path and a Long Transfer Line" Adv.Cry.Eng.(出版予定).
• [文献書誌] R.Perin 他: "Status of LHC Programme and Magnet Development" IEEE Trans.Appl.Superconductivity. Vol.5. 189-195 (1995)
• [文献書誌] D.Leroy 他: "Development of Nb 44wt% Ti 25wt% Ta Based Superconducting Conductors for LHC Magnets" IEEE Trans.Appl.Superconductivity. Vol.5. 412-415 (1995)