• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2017 年度 実績報告書

MgB2超電導バルク磁石の熱的安定化と強磁場捕捉を実現するパルス着磁技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K04646
研究機関岩手大学

研究代表者

藤代 博之  岩手大学, 理工学部, 教授 (90199315)

研究分担者 内藤 智之  岩手大学, 理工学部, 准教授 (40311683)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード超電導バルク材 / パルス着磁 / 磁場中冷却着磁 / 応力解析 / シミュレーション / 磁気レンズ効果 / 金属リング補強
研究実績の概要

MgB2超電導体バルクは、豊富な元素で構成され、軽量で機械的強度が高く、多結晶体での大型バルク磁石が実現できるなど、来たるべき水素社会の中でREBaCuO系バルクに置き換わる可能性を有している。平成28年度にMgB2バルクのパルス着磁における世界最高の捕捉磁場となる1.1Tが実現した。ここで得られた様々な知見をMgB2のみならずREBaCuOバルクに対しても適用し、さらにパルス着磁や磁場中冷却着磁(FCM)における強磁場捕捉における機械的補強の課題に着手した。
電磁界・温度・機械的応力の連成解析を行うモデルを構築し、有限厚のバルクの着磁時におけるフープ力の計算と、金属リング嵌めの冷却圧縮補強効果についてシミュレーション解析を行った。その結果、金属リング嵌めの冷却効果により、有限厚バルクの中心には圧縮応力が働くが、バルク表面には引っ張り応力が加わることが明らかとなり、これがバルクの機械的強度を上回ると破壊が起こる可能性を明らかにした。金属リングの構造やサイズの検討により、10Tまでの着磁でも破壊されない補強構造の提案を行った。このような解析手法は世界で初めての成果であり、多くの学術雑誌や国際会議(MT25, PASREG)、国内学会(低温工学・超電導学会)等での発表を行った。また、MgB2とREBaCuOからなる新しいハイブリッド型超電導バルク磁石装置を提案し、特許出願と論文発表を行った。
パルス着磁技術の最適化に関し、シミュレーションを用いて着磁コイルや冷却方法の最適化を行い、捕捉磁場や温度上昇について検討した。実験で用いる高性能な超電導バルクは英国Cambridge大学との共同研究により提供を受け、実験と解析の両方の観点から捕捉磁場の向上と着磁メカニズムの解明を行った。その成果は学術論文や国際会議等で発表した。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 5件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 10件、 招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Cambridge大学(United Kingdom)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Cambridge大学
  • [雑誌論文] Numerical simulation of electromagnetic and thermal hoop stresses in REBaCuO superconducting ring and disk bulks reinforced by stainless steel ring with various thicknesses during field-cooled magnetization2018

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, H. Fujishiro, T. Naito, Y. Yanagi, Y. Itoh and T. Nakamura
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Appl. Supercond.

      巻: 28 ページ: 6800705(1)-(4)

    • DOI

      10.1109/TASC.2018.2799578

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new concept of a hybrid trapped field magnet lens2018

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Keita、Fujishiro Hiroyuki、Ainslie Mark D
    • 雑誌名

      Supercond. Sci. Technol.

      巻: 31 ページ: 044005~044005

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1361-6668/aaae94

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Trapped field properties of a YBaCuO bulk by pulsed field magnetization using a split coil inserted by iron yokes with various geometries and electromagnetic properties2017

    • 著者名/発表者名
      Takahashi K.、Ainslie M.D.、Fujishiro H.、Naito T.、Shi Y-H.、Cardwell D.A.
    • 雑誌名

      Phyica C

      巻: 536 ページ: 1~10

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.physc.2017.03.005

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Simulation studies of mechanical stresses in REBaCuO superconducting ring bulks with infinite and finite height reinforced by metal ring during field-cooled magnetization2017

    • 著者名/発表者名
      Fujishiro H、Ainslie M D、Takahashi K、Naito T、Yanagi Y、Itoh Y、Nakamura T
    • 雑誌名

      Spercond. Sci. Technol.

      巻: 30 ページ: 085008~085008

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1361-6668/aa76a2

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Numerical modelling of iron-pnictide bulk superconductor magnetization2017

    • 著者名/発表者名
      Ainslie Mark D、Yamamoto Akiyasu、Fujishiro Hiroyuki、Weiss Jeremy D、Hellstrom Eric E
    • 雑誌名

      Supercond. Sci. Technol.

      巻: 30 ページ: 105009~105009

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1361-6668/aa841f

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fracture behavior analysis of EuBaCuO superconducting ring bulk reinforced by a stainless steel ring during field-cooled magnetization2017

    • 著者名/発表者名
      Takahashi K、Fujishiro H、Naito T、Yanagi Y、Itoh Y、Nakamura T
    • 雑誌名

      Supercond. Sci. Technol.

      巻: 30 ページ: 115006~115006

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1361-6668/aa8827

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Towards optimization of multi-pulse, multi-temperature pulsed field magnetization of bulk high-temperature superconductors2017

    • 著者名/発表者名
      Mark D Ainslie, Jan Srpcic, Hiroyuki Fujishiro, Difan Zhou, Keita Takahashi, Fernando Perez, David A Cardwell, John H Durrell
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Appl. Supercond.

      巻: 28 ページ: 6800207(1)-(5)

    • DOI

      10.1109/TASC.2017.2788924

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 磁場中冷却着磁中のGdBaCuOリングバルクにおける磁気応力に伴う破壊挙動2017

    • 著者名/発表者名
      高橋圭太, 藤代博之,内藤智之,柳 陽介, 伊藤佳孝,仲村髙志
    • 学会等名
      2017年度春季低温工学・超電導学会
  • [学会発表] 波形制御されたパルス磁場を印加した超電導バルクの捕捉磁場特性2017

    • 著者名/発表者名
      下屋敷郁陽, 藤代博之, 内藤智之, 高橋圭太,AINSLIE Mark
    • 学会等名
      2017年度春季低温工学・超電導学会
  • [学会発表] 磁場中冷却着磁中の有限長超電導リングバルクにおける応力解析 ー無限長バルクとの比較と金属リングの補強効果ー2017

    • 著者名/発表者名
      藤代博之, 高橋圭太, 内藤智之,柳 陽介, 伊藤佳孝,仲村髙志
    • 学会等名
      2017年度春季低温工学・超電導学会
  • [学会発表] Simulation studies of mechanical stresses and trapped field in annular REBaCuO superconducting bulk magnet for NMR spectrometer during field-cooled magnetization2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Fujishiro, Keita Takahashi, Tomoyuki Naito, Yousuke Yanagi, Yoshitaka Itoh, Takashi Nakamura
    • 学会等名
      25th International Conference on Magnet Technology
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical simulation of electromagnetic and thermal hoop stresses in REBaCuO superconducting ring and disk bulks reinforced by stainless steel ring with various thicknesses during field-cooled magnetization2017

    • 著者名/発表者名
      Keita Takahashi, Hiroyuki Fujishiro, Tomoyuki Naito, Yousuke Yanagi, Yoshitaka Itoh, Takashi Nakamura
    • 学会等名
      25th International Conference on Magnet Technology
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical modelling of iron-pnictide bulk superconductor magnetization2017

    • 著者名/発表者名
      Mark Ainslie, Akiyasu Yamamoto, Hiroyuki Fujishiro, Jeremy Weiss, Eric Hellstrom
    • 学会等名
      25th International Conference on Magnet Technology
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards optimisation of multi-pulse, multi-temperature pulsed field magnetisation of bulk high-temperature superconductors2017

    • 著者名/発表者名
      M. Ainslie, J. Srpcic, H. Fujishiro, D. Zhou, K. Takahashi, F. Perez, D. Cardwell
    • 学会等名
      13th European Conference on Applied Superconductivity, International Conference Centre of Geneva
    • 国際学会
  • [学会発表] MECANICAL REINFORCEMENT OF REBaCuO BULK DURING FIELD-COOLED MAGNETIZATION --- ROAD TO ACHIEVE TRAPPED FIELD HIGHER THAN 20 Tesla ---2017

    • 著者名/発表者名
      H. Fujishiro, K. Takahashi, T. Naito, Y. Yanagi, Y. Itoh, T. Nakamura and M. D. Ainslie
    • 学会等名
      10th International Workshop on Processing and Applications of Superconducting (RE)BCO Large Grain Materials (PASREG2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MECHANICAL STRESS AND STRAIN IN REBaCuO RING BULK REINFORCED BY METAL RING DURING FIELD-COOLED MAGNETIZATION2017

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, H. Fujishiro, T. Naito, Y. Yanagi, Y. Itoh and T. Nakamura
    • 学会等名
      10th International Workshop on Processing and Applications of Superconducting (RE)BCO Large Grain Materials (PASREG2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] IZE DEPENDENCE OF GdBaCuO SUPERCONDUCTING BULK ON TRAPPED FIELD PROPERTIES BY PULSED-FIELD MAGNETIZATION USING SPRIT COIL2017

    • 著者名/発表者名
      F. Shimoyashiki, K. Takahashi, H. Fujishiro, T. Naito and M. D. Ainslie
    • 学会等名
      10th International Workshop on Processing and Applications of Superconducting (RE)BCO Large Grain Materials (PASREG2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] SWEEP RATE DEPENDENCE OF ELECTROMAGNETIC AND MECHANICAL PROPERTIES IN REBaCuO DISK BULK DURING FIELD-COOLED MAGNETIZATION UNDER TEMPERATURE VARIATION2017

    • 著者名/発表者名
      S. Namba, K. Takahashi, H. Fujishiro, T. Naito and M. D. Ainslie
    • 学会等名
      10th International Workshop on Processing and Applications of Superconducting (RE)BCO Large Grain Materials (PASREG2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] NUMERICAL SIMULATION OF TRAPPED-FIELD PROPERTIES BY PULSED-FIELD MAGNETIZATION IN Gd-Ba-Cu-O DISK BULK MODELED UNDER VARIOUS Jc(B, T) CHARACTERISTICS2017

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano, K. Takahashi, H. Fujishiro, T. Naito and M. D. Ainslie
    • 学会等名
      10th International Workshop on Processing and Applications of Superconducting (RE)BCO Large Grain Materials (PASREG2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] High resolution NMR on Superconducting Bulk Magnet2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura, Y. Yanagi, Y. Itoh, H. Utsumi, T. Naito, and H. Fujishiro
    • 学会等名
      10th International Workshop on Processing and Applications of Superconducting (RE)BCO Large Grain Materials (PASREG2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] バルク磁石の高分解能NMR観測2017

    • 著者名/発表者名
      仲村髙志;内海博明;柳 陽介, 伊藤佳孝;内藤智之, 藤代博之
    • 学会等名
      2017 年度秋季(第95回)低温工学・超電導学会
  • [備考] 藤代・内藤研究室ホームページ

    • URL

      http://ikebehp.mat.iwate-u.ac.jp

  • [産業財産権] ハイブリッド型超電導バルク磁石装置2018

    • 発明者名
      藤代博之、髙橋圭太
    • 権利者名
      岩手大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2018-005677

URL: 

公開日: 2018-12-17  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi