先進ガン治療装置の普及を加速させるための超伝導マグネットの極軽量化に関する研究

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超伝導技術を活用した重粒子線がん治療用『回転ガントリー』を、国内外の医療施設へ普及させるためには、装置の大幅な軽量化が急務である。そこで、『回転ガントリー』の中核機器である超伝導マグネットの極軽量化を行う。現状の超伝導マグネットには、漏れ磁場遮蔽のために、巨大重量物である鉄ヨークを使用している。その鉄ヨークを一切使用しない“アクティブシールド（能動的磁場遮蔽）型”超伝導マグネットの設計概念を新たに導入することで、マグネット重量の劇的な軽量化を実現する。アクティブシールド型超伝導マグネットでは、鉄ヨークの代わりに超伝導コイルを用いて、マグネットから周囲に漏れる磁場を遮蔽する。それゆえ、アクティブシールド型超伝導マグネットは、粒子ビーム軌道を曲げるための『偏向磁場用コイル』と『漏れ磁場遮蔽用コイル』の2種類の超伝導コイルから構成される。2022年度の研究活動によって,偏向磁場用コイルの外周に位置する『漏れ磁場遮蔽用コイル』の設置誤差がもたらす電磁力への影響を、磁場計算結果を基にして評価することができた。また、アクティブシールド型超伝導マグネットの断面をモデル化したFEMモデルを用いて、マグネットを室温から極低温（5K）まで冷却した際に生じるコイル断面形状の変形を評価することができた。更に、アクティブシールド型超伝導マグネットの原理実証実験のために、『偏向磁場用コイル』と『漏れ磁場遮蔽用コイル』のモデルコイルを試作した。