Quench protection of MgB2 thin superconducting solenoid for particle detector

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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。