| 研究課題/領域番号 |
15K13893
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
高橋 雅人 国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, 上級研究員 (60392015)
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| 研究分担者 |
岡村 哲至 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (10194391)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 高温超伝導磁石 / 熱電素子 |
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| 研究実績の概要 |
高温超伝導磁石を熱電素子を用いて安定的に励磁するために、熱電素子の特性を評価した。
熱電素子は両端の温度差が大きいほど電圧も大きくなるが温度依存性もあるため、最適な温度と温度差で利用することが高効率化と高安定化につながる。さまざまな熱電素子についてこれらの特性を調べた。さらに、両端を高温超伝導線で短絡した場合の特性についても調査し、熱電素子の内部抵抗も評価した。
内部抵抗を評価するためには、熱電素子両端電圧と超伝導線内を流れている電流値の両方を測定する必要がある。極低温環境で流れている大電流を測定することは意外に困難である。室温まで運び出せば測定可能であるが、その際に用いる室温への電流リードと室温部分の電気抵抗が大きすぎて、異なる条件の実験になってしまう。従来は、高温超伝導磁石に接続し、磁石を励磁し発生した磁場強度によって評価してきた。しかし、この方法では装置が大掛かりになり、さらに測定に時間がかかるため効率的に実験を行うことができなかった。これは、磁石が大きいほど発生する磁場も大きくなり電流値が測りやすくなるが、その分励磁に時間がかかるようになるからである。
そこで、液体窒素温度でも作動する電流計を開発した。従来の電流計は液体窒素温度では作動しなくなるものであった。開発した電流計は極低温環境において既知の電流値でキャリブレーションを行う必要がある。これは、液体窒素中で通常の電源を用いて銅線に電流を流すことで行った。また、冷却ごとにオフセットが変化するため、実験前に電流がゼロである状態を測定する必要がある。これは熱電素子両端の温度差をゼロにして、そのときを０Ａとした。これらの開発により液体窒素を用いた簡便な測定装置でさまざまな熱電素子の特性を評価することが可能となった。この実験により得られた知見をもとにより最適な熱電素子を用いた電源を製作する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
液体窒素温度で作動可能な電流計を開発するのに時間がかかったため
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| 今後の研究の推進方策 |
高温超伝導線を流れる電流を簡便に測定する電流計を開発したため、今後は効率的に実験を進めることが可能である。これまで冷凍機に接続した高温超伝導磁石を数日かけて励磁することにより熱電素子の特性を評価してきた。液体窒素温度で作動可能な電流計を開発したことにより、液体窒素中で熱電素子を評価することが可能となった。これを利用して効率よく開発を進めていきたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
熱電素子の評価試験の一部が年度内に終了しなかったため
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| 次年度使用額の使用計画 |
熱電素子の評価試験を今年度に至急行う。
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