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2018 年度 実績報告書

機能性プラスチック導入による高温超伝導コイル耐クエンチ性向上と巻線部高電流密度化

研究課題

研究課題/領域番号 16K06238
研究機関上智大学

研究代表者

高尾 智明  上智大学, 理工学部, 教授 (30245790)

研究分担者 宮城 大輔  東北大学, 工学研究科, 准教授 (10346413)
塚本 修巳  上智大学, 理工学部, 客員教授 (30017975)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード超伝導コイル / 熱的安定性 / クエンチ保護
研究実績の概要

本研究では,従来のコイル構成材であるガラス繊維強化プラスチック(GFRP)に比べ熱伝導率が高く,また低温で負の熱膨張係数を持つ繊維強化プラスチックなどの機能性プラスチックを高温超伝導コイルの巻線構造に導入することによる熱的安定化の向上を研究した。まず機能性プラスチックの熱伝導率を極低温域で評価し,熱伝導率はGFRPの約5倍であることを実験的に示した。これらを用いて,高温超伝導コイルの巻線モデルの熱解析を行った結果,GFRPを用いる場合と比べ,この機能性プラスチックを用いることにより,ローカルヒータによる温度上昇は半分程度に低減できることを明らかにした。
併せて,素線絶縁のない複数線で構成される導体を用いた高温超伝導パンケーキコイルの局所的臨界電流値低下に対する安定性の評価を数値解析により行った。その結果,励磁時ならびに消磁時の双方において,偏流現象は確認できるものの,熱暴走は生じないことを明らかにした。また,劣化のある部分のトータルIcが線材のIcとなり,複数並列導体とすることで,製造時の局所的劣化の影響を極力抑えて運用できることを明らかにした。この観点からは並列導体数が多い方が有利であるが,最内層と最外層のインダクタンス差が大きくなるため,偏流は大きくなるが,6本並列導体でも同様の効果が得られることを明らかにした。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Influence of High-Thermal-Conductivity Plastic With Negative Thermal Expansion Coefficient on Cooling Performance in Conduction-Cooled HTS Coils2018

    • 著者名/発表者名
      T. Takao, S. Suga, T. Takano, K. Kuboki,A. Yamanaka
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 28 ページ: 4600304

    • DOI

      10.1109/TASC.2017.2777837

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Insulative High Thermal Conduction Plastic for Increase of Stability in Conduction-Cooled HTS Coils2018

    • 著者名/発表者名
      H. Toriyama, K. Nakamura, T. Takano, K. Kuboki, G. Arisaka, T. Takao
    • 学会等名
      27th International Cryogenic Engineering Conference and International Cryogenic Materials Conference 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Insulative High Thermal Conduction Plastic for Increase of Stability in Conduction-Cooled HTS Coils2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kuboki, G. Arisaka, T. Takao, T. Katayama
    • 学会等名
      2018 Applied Superconductivity Conference
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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