| 研究課題/領域番号 |
19K04347
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
福井 聡 新潟大学, 自然科学系, 教授 (70293199)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 高温超伝導コイル / 誘導加熱 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，申請者が提案する高温超伝導（HTS）コイルを用いた回転型アルミ誘導加熱装置の実用化に向けて，そのキーコンポーネントであるHTSコイルシステムに要求される高安定性・高運転信頼性を得るために，我々の提案する集合導体を用いた無絶縁コイル方式（集合導体NIコイル）を適用し実証を行うことを目的としている。
2019年度は，集合導体NI方式の小型試験コイルを用いて，安定性・クエンチ特性の基礎評価を行った。まず所有する巻線機を，複数線材を並列して巻線が可能なように改造し，小型試験コイルを作製した。試験コイルは4本並列の集合導体を用いたダブルパンケーキ構造とし，並列導体を構成する線材間は銅薄膜テープを挟んで低接触抵抗とし，並列導体間にはSUSテープを共巻にすることにより，線材間接触抵抗よりも導体間の接触抵抗が高抵抗になるようにしている。また，一部分にヒータを設置し，人為的に微小な超伝導劣化部を模擬できるようにして，線材間の電流転流による復帰特性が調査できるようにした。局所劣化部の臨界電流値以上の通電可能性，励減磁時の磁界安定性，電源遮断時の循環電流の減衰特性などの基礎データを取得した。測定によるデータ取得と並行して，既に提案されているNIコイルの等価回路モデルを，並列集合導体NIコイルの通電特性の解析に適用できるように修正し，解析モデル開発を行った。これらの基礎データに基づき，1/3モデルコイルの理論設計に着手し，基本的な解析を終え，製作に必要な詳細パラメータ及び製作手順について検討した。
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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
2019年度は，集合導体NI方式の小型試験コイルを作製し，それを用いて局所劣化部の臨界電流値以上の通電可能性，励減磁時の磁界安定性，電源遮断時の循環電流の減衰特性などの基礎データを収集・整理した。また，並列集合導体NIコイルの通電特性を解析する理論モデル開発を行った。更に，取得した基礎データに基づき，1/3モデルコイルの設計に着手し，製作に必要な詳細パラメータ及び製作手順について検討した。以上のことから，概ね当初の計画通り進行している。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度は以下の研究を遂行する予定である。
・集合導体NI方式の1/3モデルDPコイルの開発と安定性・クエンチ耐性の検証
既に設計に着手している1/3スケールのモデルDPコイルを製作する。既に基本設計は終了しているが，円弧部の導体密着力・直線部の導体押さえ力コントロールできるようにコイル巻枠やブスバー部分を工夫する必要があり，それらの構造を設計する。試作したモデルDPコイルを用いて，局所劣化部の臨界電流値以上の通電可能性，励減磁時の磁界安定性，電源遮断時の循環電流の減衰特性・線材間接触抵抗特性，ヒータクエンチ後の復帰特性を測定する。まず液体窒素冷却で測定・評価を行う。液体窒素温度での検証が終了した後に，冷凍機伝導冷却での30-50K温度領域で，上記と同様の特性測定を実施する。NIコイルは，冷却系の不具合等で温度上昇が生じた場合，電流リードとの接続部が最も損傷しやすい。冷凍機を意図的に停止したときの電流リード接続部温度・発生電圧を測定し，コイルの損傷を回避できる電源遮断シーケンスを検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
(理由)
当初計画では，1/3モデルコイル製作用のHTS線材を2019年度末に入手する予定であったが，新型コロナウィルスの影響で，年度内の納入が困難となったため，2020年度に入手することにした。また，2-3月の学会や研究打合せが全て中止になり，予定していた旅費を使用しなかった。
（使用計画）
1/3モデルコイル製作用のHTS線材を購入する。また，旅費については今後状況をみて判断する。
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