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本研究は、特に次世代高温超伝導線材における電磁現象を量子化磁束挙動の観点から定量把握することにより、従来線材のケースとは異なったマグネット化技術を開発することを目的としている。本年度に得られた成果は以下の通りである。
1.GdBCO線材という上記線材のスタンダードとなる可能性の高い線材を対象に電流輸送特性の測定を行い、量子化磁束挙動の観点から導出されているパーコレーション遷移モデルに基づいて、特にこの種の線材では正確な記述が困難であった磁界印加角度依存性ならびに機械的ひずみ依存性まで含めて定式化した。上記線材をマグネットコイルに用いる場合には、コイル内で線材が様々な磁界環境にさらされ、また強大な電磁力による機械的ひずみも印加されるため、本特性評価はコイル設計の際に必須項目となる。
2.上記電流輸送特性は最終的に温度・磁界・磁界印加角度・機械的ひずみの関数として定式化されるが、さらにこれを電磁界-熱-構造連成解析に適用するという、極めて高度なマグネットコイルの有限要素法解析コードを開発した。その結果、上記磁界印加角度依存性に起因する温度分布と電磁力に起因する機械的ひずみ分布が複雑に絡み合ってコイル性能を決定するなど、コイル設計に関して重要な知見が得られた。
3.同様の解析コードを用いて、電流容量や機械的強度などの線材諸元と発生可能磁界などのマグネットコイルの性能の関係を明らかにし、線材開発方針に重要なフィードバックを与える結果が得られた。
4.走査型ホール素子顕微鏡を用いた測定により、量子化磁束挙動に起因して発生する線材のヒステリシス損失の分布を2次元平面で可視化することに成功した。同損失はマグネットコイルの励磁・減磁運転の際に冷却の観点から把握しておくべき必須項目であり、本測定は細線化や接続などの線材加工技術確立の観点からも極めて重要な線材特性評価法となる。
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