| 研究課題/領域番号 |
20K14709
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
高山 彰優 山形大学, 大学院理工学研究科, 助教 (70396589)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 有限要素法 / 数値シミュレーション / 高温超伝導薄膜 / 線形加速システム / 多目的最適化 |
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| 研究成果の概要 |
核融合炉の燃料ペレット入射に用いられる超伝導線形加速器（SLA）システムの加速性能を向上させるために、数値解析を実施した．この目的のため，有限要素法に基づく数値解析コードを開発し，遮蔽電流密度と高温超伝導薄膜の動的な動きを同時に解析した．また，電磁石内の電流プロファイルを最適化するため，NGnet法と遺伝的アルゴリズムを組み合わせた方法を有限要素法コードに実装した．結果として，最適化された電流分布は，均一な分布と比較して狭いプロファイルになることが示されました．その結果，超伝導薄膜のサイズを大きくすることができ，目的の速度に達するまでの加速時間を約2.9倍と大幅に短縮することに成功した．
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| 自由記述の分野 |
シミュレーション科学，超伝導工学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
新たに開発された数値コードとトポロジー最適化手法の組み合わせは，高温超伝導機器の設計最適化における応用性と有用性を示すことから，超伝導研究の進歩と新たな知見がもたらされる．最適化によって高温超伝導機器の性能向上やエネルギー効率の改善が実現し，超伝導技術の実用化が進むと考えられる．具体的には，高温超伝導リニア加速システムの設計により，磁場閉じ込め核融合炉の燃料ペレットを効率的に加速・制御することが可能になる．同様の手法は他の超伝導機器にも応用でき，エネルギー利用可能な超伝導機器の性能向上や効率化に貢献する．また，効率的かつ経済的な超伝導機器の開発が可能になり，幅広い社会的課題の解決にも寄与する．
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