次世代加速器用A15系高磁場超伝導磁石の開発研究

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20340065
• 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: 中本 建志 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 准教授 (20290851)
• 研究分担者: 山本 明 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 教授 (30113418) ; 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, 超伝導低温工学センター, 教授 (20044787) ; 荻津 透 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 教授 (30185524) ; 佐々木 憲一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 助教 (70322831) ; 徐 慶金 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 特別助教 (50551818)
• キーワード: 加速器 / 化合物超伝導体 / 超伝導磁石 / 耐放射線 / Nb3Al

研究概要

CERN-LHCアップグレードなどの次世代加速器では、超伝導磁石に要求される高性能化のポイントとして、さらなる高磁場化、耐放射線性能向上、機械的安定性等が挙げられる。A15系超伝導体は従来のNbTiと比較して、より高い臨界温度、臨界電流密度が得られるため、次世代加速器用高磁場超伝導磁石への有力な候補と考えられている。一方で、臨界電流密度が線材の機械歪みに依存して大きく劣化することも知られており、磁石の高磁場化(=電磁力の強大化)にとって技術的な大きな課題と考えられている。我々研究グループは、機械歪みによる影響が非常に小さいNb_3Al超伝導線材に注目し、これを用いた高磁場磁石開発を進めている。
平成20年度までに基本的な電磁石設計がほぼ完了したが、その結果を元に、平成21年度は具体的な超伝導コイルの開発を行った。具体的には、コイル製作のための環境整備(ターンテーブル、ケーブルテンショナー、熱処理炉、樹脂真空含浸用容器の製作、整備)や治具類、コイル部品の設計製作を行った。そしてNbTiダミーケーブルを用いたテストコイルを2機製作し、技術的な問題点の洗い出しと、その改善を行った。
また並行して、従来のエポキシ樹脂よりも耐放射線性能が特段に優れたシアネートエステル樹脂を、加速器用超伝導磁石への応用として初めて開発した。

研究成果

• [学会発表] Strand and Cable Development for a High Field Nb3Al Common Coil Magnet (2009)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Kikuchi, et al.
  • 学会等名: 21st International Conference on Magnet Technology
  • 発表場所: Hefei, China
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] Design of a high field Nb3Al common coil magnet (2009)
  • 著者名/発表者名: Xu Qingjin, et al.
  • 学会等名: 21st International Conference on Magnet Technology
  • 発表場所: Hefei, China
  • 年月日: 2009-10-19
• [学会発表] Design of a 13T Nb3Al/Nb3Sn common coil magnet (2009)
  • 著者名/発表者名: Xu Qingjin
  • 学会等名: 2009年春季低温工学・超電導学会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京都新宿区西早稲田
  • 年月日: 2009-10-09
• [学会発表] Design of a high field Nb3Al common coil magnet for LHC upgrade (2009)
  • 著者名/発表者名: Xu Qingjin
  • 学会等名: 第6回日本加速器学会
  • 発表場所: 日本原子力研究開発機構、茨城県那珂郡東海村
  • 年月日: 2009-08-05