| 研究課題/領域番号 |
26870082
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
中山 知紀 筑波大学, システム情報系, 助教 (90707853)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 熱伝導解析 / クエンチ保護 |
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| 研究実績の概要 |
液体水素は標準状態での沸点が20Kであり，高温超電導体の冷媒として利用するが可能であるが，20Kで高温超電導体を用いた超電導コイルなどの運用がなされた実績は少ない。そのため，高温超伝導機器の安定な運用のためには，高温超伝導機器の発熱と液体水素の冷熱などによる熱的な挙動を明らかにする必要がある。
本研究課題において，平成２７年度は液体水素で冷却した高温超電導コイルに熱擾乱が発生した際の，コイル周方向と巻線間方向の２次元熱伝導解析を行った結果，周方向の熱伝導量が大きく，巻線間方向の熱伝導量は小さいが無視できるものではないことが分かった。。これにより，本研究以前の検討では巻線間方向熱伝導は無視できるものとされてきたが，巻線間の熱伝導の挙動を考慮した超電導コイル設計を行う必要があることが分かった。
上記研究成果は，2015年度春季低温工学・超電導学会研究発表会において発表を行った。
上記解析結果を考慮して，Bi系およびRE系高温超電導テープ線材を用いた高温超電導コイルを作製して，ある点で熱擾乱が発生した際の周方向，巻線間方向の温度分布から熱伝導の様子を実験的に検討するためのの超電導コイル設計および試作を行い，実験環境の整備を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究の計画段階では，実験場所として民間企業のオープンラボ設備の利用を計画しており，その方向で打ち合わせなどを行っていたが，設備利用に関する交渉が不調に終わり実験場所を新たに確保し，その実験環境に適用できる実験装置の設計・作製をやり直す必要が生じたため。
現在は，実験場所を提供してくれるラボも見つかり，実験装置の設計・試作まで完了している。
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| 今後の研究の推進方策 |
Bi系，RE系高温超電導テープ線材を用いた高温超電導コイルの試作を行い，コイル中の熱伝導の挙動を把握するための実験を行う。実験は，液体水素温度を模擬した20Kやその他の温度で行う予定である。
材質，表面状態，温度，熱情欄の大きさなどの違いから，擾乱に対する各高温超電導テープ線材における熱伝導挙動を実験的に明らかにして，その結果をこれまで開発してきた２次元熱伝導解析モデルに反映し，より高温超電導コイルを安定に運用できるような設計条件を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究の計画段階では，実験場所として民間企業のオープンラボ設備の利用を計画しており，その方向で打ち合わせなどを行っていたが，設備利用に関する交渉が不調に終わり実験場所を新たに確保し，その実験環境に適用できる実験装置の設計・作製をやり直す必要が生じたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
Bi系，RE系高温超電導テープ線材を用いて超電導コイルを作製し，超電導コイルに熱的擾乱を発生させて，その熱伝導の挙動を実験的に明らかにする実験装置を作製する。
このために，極低温で温度計測が可能な熱電対，計測器，コイル巻枠，高温超電導テープ線材などの購入を計画している。
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