| 研究課題/領域番号 |
15KK0192
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
野口 聡 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (30314735)
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| 研究期間 (年度) |
2016 – 2018
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| キーワード | 高温超伝導 / 数値解析 / 高磁場発生 |
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| 研究実績の概要 |
フロリダ州立大学では、昨年度に続き、超高磁場下でのREBCOマグネットの電磁的挙動について、シミュレーションを通じて検討してきた。昨年度はトルクやホール効果など現象が問題となる可能性を示唆してきたが、該当年度はそれらの検討を開発したシミュレーション・ツールから進めて、特にホール効果の際立った現象を明らかにしてきた。さらに、フロリダ州立大学で、世界最高DC磁場となる45.5テスラ発生に成功した。その実験結果より、新たに電磁応力、歪みが超高磁場発生の問題となることが明らかとなり、メカニズム解明のためのシミュレーション・ツールを開発した。これら開発したシミュレーション・ツールより、45.5テスラ発生時のREBCOマグネット内の電磁的・熱的・力学的挙動について解析を行った。
マサチューセッツ工科大学では、1.3GHz NMRの開発に携わり、インサート・コイルであるREBCOマグネットがクエンチした場合の電磁的・力学的挙動について検討してきた。インサート・コイルであるREBCOマグネットがクエンチした場合に、アウトサート・コイルへの影響も無視できず、今後も安全な遮断方法について検討する必要がある。さらに、フロリダ州立大学の研究成果からも、マグネット保護には電磁応力に関する検討が必要不可欠であることが判った。1.3GHz NMRマグネットのクエンチ後の電磁応力評価について、現在実施している。
帰国後に、電磁応力についての再検討を実施している。フロリダ州立大学とマサチューセッツ工科大学に滞在時には、主にフープ力によりREBCO層が基板であるハステロイから剥離する現象について検討してきた。その後、内部的なREBCO層の破損などが明らかになったことから、電流転流時のREBCOテープ線材内の電流分布解析ツールを開発した。今後、明らかになった電流転流時の電流分布から詳細な電磁応力を検討していく。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当該年度に開発する予定であった遮蔽磁場、遮蔽電流磁場のシミュレーション・コードは、昨年度に開発した。そして、本年度は当初予定になかったが、新たに顕在化した現象（トルク、電磁力、ホール効果など）についての解析コード開発に取り組んだ。したがって、概ね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
マサチューセッツ工科大学で開発中の1.3GHz NMRマグネットに不具合が生じたので、今後はまず超高磁場発生に問題となる事項についてより深く検討していくことにした。特に、電磁応力やトルク、軸方向電磁力など、電磁現象よりも機械的現象からのアプローチを実施していく。
また、フロリダ州立大学で、トルク、ホール効果の影響を明らかにする数値シミュレーション・コードの妥当性について引き続き検討していく。秋には４８テスらの磁場発生も検討されており、引き続き共同研究を実施していく。
世界最高DC磁場発生成功により、これまでの研究推進がうまく進んでいることが明らかになった。その一方で、マグネット内での電磁的・熱的・力学的現象が明らかになっていない。これは、マグネット保護のために採用している無絶縁巻線技術が電磁的現象を複雑にしていることが挙げられる。さらに、45テスラという超高磁場が、これまでは大きな現象でなくても無視できない現象（ホール効果など）として顕在化させていることも挙げられる。今後も、これらの超高磁場現象だからこそ必要な解析手法の開発を実施していく。
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