磁気浮上超伝導リングの高温超伝導バルク材を用いた空間位置制御法に関する研究

磁悬浮超导环高温超导块体材料空间位置控制方法研究

• 批准号: 12780368
• 负责人: 柳 長門
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: National Institute for Fusion Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12780368/
• 关键词: 磁気浮上; 高温超伝導線材; 高温超伝導バルク材; 浮上制御; 核融合プラズマ; レーザー変位計; ダイポール磁場; フィードバック制御; 核融合; プラズマ閉じ込め

本研究は、ダイポール磁場方式の先進的核融合プラズマ閉じ込め装置に用いられる超伝導磁気浮上コイルについて安定な浮上制御を行うことを目的としている。昨年度、高温超伝導線材を用いて直径8cmの超小型コイルを製作し、レーザ変位計とフィードバック制御回路を用いて実際に磁気浮上実験に成功した。今年度は、制御特性の向上を試みるために、以下の2つを試みた。まずは、吊り上げコイルの他に補助コイルを用いて傾き(ティルティング)不安定性に対する浮上制御を試み、静止状態におけるコイルの傾きがうまく制御できることを確めた。ただし、動的な不安定性に対する浮上制御は難しく、これは今後の課題となっている。次に、高温超伝導バルク体を浮上コイルに装着して浮上特性の変化を調べる実験に着手した。最初にバルク体をコイルに取り付けて冷却および励磁試験を行い、発生する磁場に変化があるかどうかを調べた結果、バルク体なしの場合と比べると誘起される磁場の減衰が若干緩やかとなりバルク体に磁束がトラップされていることが確認できた。一方、磁気浮上実験については、吊り上げコイルに必要とされる電流値が少し小さくなり浮上力が増している効果は認められたが、動的な安定性に関してはあまり顕著な効果が認められなかった。これは、今回用いたバルク体が浮上コイルに対して小さいために、あまり大きな浮上力を得られなかったことが原因であると考える。そこで、今後も同様の実験を継続する計画であり、さらに大きなバルク体をうまくコイルに取り付けること、および、その場合にコイルの発生する本来の磁場分布をあまり大きく変えないように配置の工夫を行うことが要求される。なお、これらの制御実験を行っている最中に、超伝導コイルが制御回路の動作なしの無制御状態でも磁気浮上可能であることを見いだした。従来、無制御の磁気浮上は存在しない(「Earnshowの定理」)というのが常識とされてきており、これは他にもいくつかあるこの定理の仮定外の現象と言える。詳細については現在解析中であるが、超伝導コイルの磁束保存が関与しているものと考えている。

In this paper, we study the application of advanced nuclear fusion technology in magnetic field. Last year, the high temperature superconducting wire material was successfully used in the production of ultra-small tubes with a diameter of 8cm. This year, the control characteristics of the upward test, the following 2 test In case of instability, the floating control system is tested, and the static control system is tested. The problem of instability in the future is that it is difficult to control the fluctuation. In addition, the high temperature superconductivity of the liquid crystal surface is reduced. Initially, the cooling and excitation tests were performed, and the magnetic field generated was changed to adjust the results. In the case of the magnetic field, the magnetic field was reduced to a certain degree. In one direction, the magnetic floating force increases, the current value decreases, and the stability of the magnetic floating force increases. The reason for this is that there is a large floating force on the surface of the body. In the future, we will plan for the implementation of the same project, and we will take the time to allocate the required amount of time for the original magnetic field distribution. The control circuit is operated in the middle of the control circuit and the control circuit is operated in the non-control state. There is no such thing as a magnetic float without control ("Earnshow Theorem"). Detailed analysis of the current situation, the ultra-transmission of the magnetic beam preservation and development of the test

项目成果

Nagato Yanagi, et al.: "Engineering Research and Development of Magnetically-Levitated High Temperature Superconducting Coil System for Mini-RT Project"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. (掲載予定). (2002)

Nagato Yanagi 等人：“Mini-RT 项目的磁悬浮高温超导线圈系统的工程研究和开发”IEEE 应用超导学报（即将出版）。

Junji Morikawa, et al.: "Levitation Experiment Using a High-Temperature Superconductor Coil for a Plasma Confinement Device"Japanese Journal of Applied Physics. 40. 1029-1031 (2001)

Junji Morikawa 等人：“使用高温超导线圈进行等离子体约束装置的悬浮实验”日本应用物理学杂志。