| 研究課題/領域番号 |
19H01911
|
|---|
| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
|---|
研究代表者 |
土屋 清澄 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, 名誉教授 (20044787)
|
|---|
| 研究分担者 |
増澤 美佳 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (10290850)
王 旭東 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (20550346)
大内 徳人 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (50194080)
菊池 章弘 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (50343877)
町 敬人 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (80415934)
一瀬 中 一般財団法人電力中央研究所, 電力技術研究所, 上席研究員 (70371284)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| キーワード | 高温超伝導磁石 / 加速器 / REBCO線材 / 超伝導磁石 |
|---|
| 研究実績の概要 |
加速器用超伝導磁石で重要となる『高磁場』、『高安定性』を念頭に、次世代加速器のための高温超伝導磁石の基礎開発を進めた。具体的には１）高温超伝導線材(REBCO線材)を用いたスキュー６極コイルの製作技術の開発及びスキュー６極磁石の試作を行った。続いて、77 Kにおける冷却・励磁試験を行い、磁石が健全であり定格電流値まで問題なく励磁できることを確認した。更に、先行の科研費研究にて試作した、鉄ヨークを持つノーマル６極磁石と組み合わせてノーマル６極磁場とスキュー６極磁場を同時に発生できる特殊６極磁石を実現した。２）先行研究で試作したREBCO６極コイルを用いたクエンチ試験の解析を進め６極磁石のクエンチ保護法の詳細設計検討を行った。その結果、試作した６極コイルの場合、設計電流を50 A程度超えても焼損しないクエンチ保護が実現可能である事が明らかとなった。３）高磁場磁石ではREBCO線材を4.2 Kに冷却して使用することが予想されることから、高磁場磁石設計に不可欠となる4.2 K、高磁場下でのREBCO線材の基礎的電磁特性データの収集を先年度に引き続き行った。特に、高磁場特性の向上を狙って製作された市販の人口ピン入り線材の特性を調査した。人口ピンが入った市販線材では、従来のピン無し線材に比べ、高磁場(>12 T)臨界電流値が約2倍に向上している事を確認した。また、各社のREBCO線材の特性を公表した。４）高磁場磁石の実現に必須となる大電流REBCO超伝導ケーブルの開発を目指して、REBCO線材を細化するレーザー加工装置の改造を進めた。
|
| 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
１）スキュー６極コイルの製作方法の開発・試作に予想以上の時間を要した。このためスキュー６極磁石の単独試験やノーマル６極磁石とスキュー６極磁石の組み合わせ作業も遅れ気味で進行した。また、試験設備の故障修理にも想定以上の時間を要し、冷却・励磁試験も遅れた。
２）市販REBCO線材の高磁場下（B < 18 T @ 4.2 K）における臨界電流の測定、磁化特性（B< 7 T, T= 65 ~ 4.2 K)の測定および臨界温度の測定は比較的順調に進んだ。
３）線材の細線化方法の開発では、レーザー加工装置の改造・調整に予想以上の時間を要している。
以上のことから、全体としては、研究はやや遅れていると判断した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
１）特殊６極磁石（ノーマルコイル＋スキューコイル）を組み立て、LN2による浸漬冷却下、およびLHeの浸漬冷却下での励磁試験を行う。また、磁場測定とその解析から磁石の磁場特性を明らかにする。また、解析結果によっては２回目の試験を行うことも検討する。
２）小型加速器への高温超伝導(HTS)磁石応用を念頭に、小型冷凍機による伝導冷却でHTS磁石を冷却するするための伝導冷却技術の開発を進める。
３）高磁場REBCO磁石の設計に不可欠となる線材の特性評価を進める。市販REBCO線材の臨界電流特性、磁化特性、臨界温度を測定し、データを公表することにより、線材メーカーの開発を活性化する。
４）半導体の供給状況の悪化により、REBCO線材の極細線化装置の改造・調整に予想以上の時間を要している。このため、極細線化を一次諦め、市販の細線を用いた集合導体化のための基礎研究に切り替えることを検討する。
|
