| 研究課題/領域番号 |
19K14691
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| 研究機関 | 核融合科学研究所 |
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研究代表者 |
小野寺 優太 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (70823847)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 高温超伝導線材 / 高温超伝導導体 / 磁化測定 / 欠陥検出手法 |
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| 研究実績の概要 |
核融合炉用超伝導マグネットを高磁界化するためには、高温超伝導（HTS）線材を束ねた大電流HTS導体の設計技術の確立が必須である。HTS線材の通電特性は、温度・磁界強度・磁界印加角度によって複雑に変化するため正確に把握する必要がある。そこで本研究では、HTS線材の通電特性をデータベース化するとともに大電流HTS導体を設計・試作し、磁化測定を用いた新たな導体評価技術を開発することで、導体の通電特性および電流偏流の挙動を明らかにすることを目的とする。
2019年度は、REBCOテープ線を機械的緩衝材となる高純度アルミニウムシートと交互に積層し、円形断面のアルミニウム合金ジャケットを摩擦攪拌接合で接合して被せるFAIR導体において、導体の製作過程で臨界電流特性が劣化する現象が観測されている。そこで、磁化法による新たな計測手法を取り入れ、導体中の劣化部分を検出する方法の検討を行った。一般的な磁化法は超伝導線材の膜面に対して垂直に磁場を印加し、電磁誘導によって線材内に流れる誘導電流がつくる磁場を計測する。ところが、REBCO線材はテープ形状をしているため外部磁場方向と線材膜面が並行になるにつれて磁場を感じられなくなり、着磁できなくなる。そのため、捻られた導体では内部の線材位置によっては着磁ができない。そこで、従来の外部磁場の掃引による着磁ではなく、静磁場中にて回転させる新たな着磁方法を用いた計測手法を考案した。回転および搬送機構を備えた装置を作製し、線材を局所的に座屈させ、積層した線材を静磁場中にて回転・搬送しつつ磁化信号を計測した結果、得られた信号強度および波形によって欠損位置の判別が可能であることが確認できた。このことにより本手法の有用性を示すことができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2019年度は、回転・ベクトル測定機構付磁化測定プローブを用いた評価システムを構築し、HTS線材の通電特性を評価するとともに、通電特性のモデリングとデータベース化する予定であった。しかしながら、評価システムの構築に必要な高磁界マグネットに温度可変機構を取りつける改良を行う必要があったため、研究計画を修正し、大電流HTS導体の設計・試作と並行して磁化測定を用いた新たな導体評価技術の開発検討を行った。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度は、回転・ベクトル測定機構付磁化測定プローブを用いた評価システムを構築し、HTS線材の通電特性を評価するとともに、通電特性のモデリングとデータベース化を開始する。また、磁化測定を用いた導体の欠陥検出手法についても、2019年度に得られた知見をもとに、磁場印可用に超伝導マグネットを使用し強磁場化することで、１ｍ長の高温超伝導導体において測定可能な装置へと発展させる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度は、回転・ベクトル測定機構付磁化測定プローブを用いた評価システムを構築し、HTS線材の通電特性を評価するとともに、通電特性のモデリングとデータベース化する予定であった。しかしながら、評価システムの構築に必要な高磁界マグネットに温度可変機構を取りつける改良を行う必要があったため、研究計画を修正し、大電流HTS導体の設計・試作と並行して磁化測定を用いた新たな導体評価技術の開発検討およびその成果報告のために予算を使用した。
次年度は、従来の研究計画に従って、回転・ベクトル測定機構付磁化測定プローブを用いた評価システムの構築するために予算を使用する予定である。そして、HTS線材の通電特性を評価するとともに、通電特性のモデリングとデータベース化を開始する。また、磁化測定を用いた導体の欠陥検出手法についても、今年度に得られた知見をもとに、磁場印可用に超伝導マグネットを使用し強磁場化することで、１ｍ長の高温超伝導導体において測定可能な装置へと発展させるために予算を使用する予定である。
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