2019 Fiscal Year Annual Research Report
高温超電導線材の機械的ひずみ効果の評価法とコイル化技術に関する基礎研究
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16H04321
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
野村 新一 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (90401520)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 武恒 京都大学, 工学研究科, 特定教授 (30303861)
谷貝 剛 上智大学, 理工学部, 教授 (60361127)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高温超電導線材 / 超電導コイル / ヘリカルコイル / 巻線技術 / 機械的ひずみ / 臨界電流特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では「イットリウム系（Y系）高磁場高温超電導線材のコイル化技術の工学的理論を確立する」ことを研究の目的とする。本研究では実際のコイル形状とその製作技術を想定して短尺試料試験を行い，超電導コイルレベルでの機械的ひずみの許容値を決定する評価手法を確立し，その妥当性について実験コイルを開発して実証する。なお，Y系線材は一般にREBCO線材とも呼ばれるので，以下の報告には，REBCO線材と表記する。
2019年度は，4軸同時制御のヘリカル巻線機を独自に開発し，1 T級小型ヘリカルコイルの試験巻線を行い液体窒素冷却での通電試験を実施した。1 T級小型ヘリカルコイルでは，0.2 mm厚，5 mm幅，77 Kでの臨界電流値285 A（平均）のREBCO線材を使用し，巻数6ターンのヘリカルコイルが6組直列接続される。各ヘリカルコイルはREBCO線材を13層巻く設計となっているが，試験巻線ではそのうち1層分の巻線を実施した。
試験巻線による小型ヘリカルコイルの通電試験では，銅電極を介して直列接続した各組のヘリカルコイルの両端に電圧タップを接続し臨界電流特性を評価した。11回目の通電試験では，通電電流285 Aで6組のうち1組のコイルの銅電極付近でREBCO線材が焼損・破断した。これは，銅電極とREBCO線材の接続抵抗の大きさによって発生したものと予測される。その後，破断部分を修正し，累計45回の通電試験を行った結果，すべてのコイルで285 A近傍までの通電に成功し，繰り返し通電試験によるREBCO線材の劣化は確認されなかった。
以上の結果から，短尺試料試験での複合曲げひずみの結果から超電導コイルの通電特性を予測し，その予測結果に基づき高温超電導線材の特性を劣化させない巻線張力の許容値を設定することで通電特性の劣化を防ぐ高温超電導コイル開発が可能となることを示唆できた。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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