| 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。
2020年度は，2019年度の小型コイルで得た結果に基づき，長方形モデルコイルを試作し，その評価を行った。まず，設計にあたっては，使用線材の線材の臨界電流－磁界－温度特性（線材メーカより提供）を考慮し，コイルの直線部の導体密着力を確保するために，厳密には直線とせずに，わずかに曲率を持つようにした。円弧部と疑似直線部（大曲率円弧部）の両方にヒータを設置し，ヒータクエンチ時の電流転流の差異を確認できるようにした。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液体窒素冷却で測定した。その結果，コイル円弧部と疑似直線部（大曲率円弧部）において，ヒータによる擾乱入力時の局所的な電流転流特性に大きな差異は見られなかった。この結果より，長方形コイルにおいては，直線部を厳密な直線とせずにわずかに曲率を持つようにすることにより，NIコイルとしての安定性を維持できると考えられる。更に，冷凍機冷却での測定を行うために，伝導冷却クライオスタットに収納するための加工等を行い，冷却試験と準備測定を行った。
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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
2020年度は，2019年度に得た結果に基づいて，集合導体NI方式の長方形型モデルコイルを設計・作製し，主に液体窒素冷却における，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などの基礎データを収集・整理した。また，冷凍機冷却での測定を行うために，伝導冷却クライオスタットに収納するための加工等を行い，冷却試験と準備測定を行った。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 |
2021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及び成果のまとめ
2020年度に検証した長方形型モデルコイルを更に1個追加して作製し，積層モデルコイルを構成する。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液体窒素及び冷凍機冷却で測定を実施し，性能検証を行う。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ので，モデルコイルの破損を避けるために，低負荷率の電流値で測定を行う。これまでの成果をまとめ，実用装置で用いるHTSコイルシステムについて，市販ベースの線材を利用するという条件下で，コイルシステム詳細設計を示す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）
学会・研究会（計6回）や研究打合せのために予定していた出張のほとんどがなくなり，旅費を使用しなかったため。
（使用計画）
長方形モデルコイル用HTS線材及び測定用の消耗品を購入する。また，旅費については今後状況をみて判断する。
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