熱起電力による高温超伝導コイルの通電特性

热电动势引起的高温超导线圈的载流特性

• 批准号: 15656054
• 负责人: 岡村 哲至
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15656054/
• 关键词: 高温超伝導; 熱起電力; 熱電素子; ゼーベック係数; フラックスフロー抵抗; 性能指数; 極低温

熱電素子を組み込んだ回路内の全電気抵抗における、熱電素子の内部抵抗や超伝導コイルのフラックスフロー抵抗など、各部の電気抵抗値の割合を明らかにするために、小型の高温超伝導コイルと熱電素子を組み合わせて、永久電流通電実験を行った。コイルは、ビスマス系2223銀シース超伝導線を使って、既存のクライオスタット内に収めた。コイルは、1段パンケーキ巻きで、外径190mm、内径100mm、厚さ7mmである。熱伝素子は平成15年度の実験結果より、片極接続の方がπ型接続に比べ高い性能が得られることが明らかになっているので、片極接続とした。熱電素子の高温部に張り付けたヒーターの温度を変化させることで、熱電素子の起電力が変化し、システム内に流れる電流値を制御できることを確かめた。実験で、システム内に取り付けられた電圧タップから、熱電素子の内部抵抗、超伝導コイルのフラックスフロー抵抗、回路構成のための接続抵抗など計測した結果、通電電流値が大きくなると、超伝導コイルの温度が上昇し抵抗がシステム全体の抵抗の約1/3を占めることがわかった。そこで2段GM冷凍機を用いて、コイルの作動温度の上昇を低減し、しかも熱電素子の温度を70Kから100Kに保つ条件で、通電実験を行った。その結果、単位電流を通電するために必要なヒーターへの入力電力が0.15Wであった。この値は、現在用いられている、最適化された高温超伝導マグネット用の電流リードの、0.09W/Aに比較的近い値である。本研究では、n型Bi_2Te半導体を用いた、厚さ1.5mm、断面積635mmの熱伝素子によって、短絡通電では最大237.5A、高温超伝導コイル通電では185.3Aを通電することができた。

Thermoelectric element assembly circuit full electrical resistance, internal resistance of the thermocouple, thermal conductivity, electrical resistance, electrical resistance of each part of the switch, small high temperature thermal conductivity, thermocouple assembly, permanent current conduction.コイルは、ビスマス系2223银シース超伝导缐を使って、既存のクライオスタット内に収めた。コイルは、1段パンケーキ巻きで、外径190mm、内径100mm、厚さ7mmである。The heat transfer element has been tested for 15 years, and the film electrode is connected to the square of π-type connection. The performance of the film electrode is higher than that of the film electrode. The temperature of the thermoelectric element changes, and the current in the thermoelectric element changes. The internal resistance of the thermoelectric element, the resistance of the superconducting element, the resistance of the circuit structure, the measurement results, the current value, the temperature rise of the superconducting element, and the resistance of the entire circuit are about 1/3 of each other. 2-stage GM refrigerator is used, the operating temperature of the refrigerator is increased, the temperature of the thermoelectric element is decreased, the temperature of the thermoelectric element is maintained from 70K to 100K, and the power is applied. As a result, the unit current is energized and the required input power is 0.15W. This value is now used in the optimization of high temperature superconducting current, 0.09W/A. In this study, the thermal conductivity of n-type Bi_2Te semiconductor with thickness of 1.5mm and cross-section area of 635mm was studied. The maximum current was 237.5A in short circuit and 185.3A in high temperature.