Quench protection of MgB2 thin superconducting solenoid for particle detector

粒子探测器用MgB2薄型超导螺线管的失超保护

• 批准号: 21H01100
• 负责人: 槇田 康博
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01100/
• 关键词: ニホウ化マグネシウム; 超伝導ソレノイド; クエンチ保護; ニホウ化マグネシウム超伝導線; クエンチ; クエンチ検出器

2022年度は実験的に研究を進めるうえで重要な、試験用MgB2薄肉ソレノイドを2台製作した。先行研究の中で調達していた熱処理済みのMgB2線材で巻線され、2台とも30 cm径、3.3mm厚さ（後述する熱伝導板込み）のソレノイドコイルで長さはそれぞれ12 cmと25 cmとなっている。ソレノイドの内面及び外面には0.2 mmの純アルミニウム熱伝導板が貼りつけられ、小型冷凍機による伝導冷却を前提にした冷却設計となっている。またこの純アルミニウム板は、ソレノイド軸方向のクエンチ伝播を促して局所的な温度上昇を防ぐ、クエンチ保護の役目も担っている。2023年度には、これらの試験用ソレノイドを対象とした冷却励磁試験を実施し、その中でクエンチ特性を測定し、分析する。試験用コイルの製作と並行して、安定化材をより多く付加したMgB2超伝導線の超伝導安定性とクエンチ時の電圧発生状況を実験とシミュレーションで、研究を進めている。将来大型の超伝導磁石になるとNbTi超伝導線によるこれまでの磁石と同様に、超伝導安定性やクエンチ安全の確保のためより多くの安定化材（銅やアルミニウムなど）が付加された大断面積のMgB2線材となることが予測され、これを模擬した線材サンプルを製作して試験をする。クエンチ時には大断面となった安定化材へ超伝導部から電流が転流するが、クエンチ検出をする電圧の発生状況を知る必要がある。線材サンプル用の試験ホルダーを製作した、計算機シミュレーションも行っている。

In 2022, the research of the company was carried out in an important way, and the MgB2 thin film was used for trial production. The MgB2 wire coil with diameter of 30 cm and thickness of 3.3 mm (hereinafter referred to as the heat conduction plate) was firstly studied, and the length of the coil was 12 cm and 25 cm. The inner and outer surfaces of the refrigerator are 0.2 mm thick, and the heat conduction plate is attached to the refrigerator. The cooling design of the refrigerator is based on the heat conduction cooling condition. The temperature rise of the heat exchanger is prevented and the heat exchanger is protected. For the year 2023, the cooling and excitation tests were carried out and the test characteristics were measured and analyzed. The production and stability of MgB2 superconductors and their voltage generation during the transition period are studied. In the future, large superconducting magnets, NbTi superconducting wires, etc. will be added to the MgB2 wires with large cross-section areas. It is necessary to know the current and voltage generation condition of the large cross-section and stable material superconductor. The software is designed to be used in the production of software and computer applications.

项目成果

SMES Model Device Cooled by Liquid Hydrogen Flow through Thermosiphon Loop

SMES 模型装置由流经热虹吸回路的液氢冷却

• DOI: 10.2221/jcsj.57.241
• 发表时间: 2022
• 期刊: TEION KOGAKU (Journal of Cryogenics and Superconductivity Society of Japan)
• 作者: 泉大輔;森浩二他;北嶋直弥;槇田康博
• 通讯作者: 槇田康博

AC Loss Measurement of Double Pancakes Wound with MgB2 Rutherford Type Superconductor

MgB2卢瑟福型超导体双饼绕制的交流损耗测量

• 发表时间: 2021
• 作者: T. Komagome;M. Takahashi;T. Yagai;Y. Makida;T. Shintomi;T. Hamajima
• 通讯作者: T. Hamajima

Demonstration of kA-Class Rutherford Cables Using MgB2 Wires for an Energy Storage Device Suitable for a Liquid Hydrogen Indirect Cooling

使用 MgB2 线的 kA 级卢瑟福电缆演示适用于液氢间接冷却的储能装置

• DOI: 10.1109/tasc.2022.3154339
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: T. Yagai ; M. Takahashi ; R. Inomata ; T. Takao ; T. Onji ; T. Komagome ; Y. Makida ; T. Shintomi ; N. Hirano ; T. Hamajima ; A. Kikuchi ; G. Nishijima ; A. Matsumoto
• 通讯作者: A. Matsumoto