クエンチしない20T超加速器超伝導マグネットの技術創生と次世代加速器計画への展開

非淬火20T超级加速器超导磁体技术创制及下一代加速器规划开发

• 批准号: 22H00142
• 负责人: 荻津 透
• 金额: $ 26.79万
• 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 (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00142/
• 关键词: 高温超伝導; 加速器; クエンチ; 高温超伝導ケーブル; 高磁場電磁石; 超伝導電磁石; 電磁力

東北大学では圧縮ひずみ測定用プローブの設計・作製と、これに平行してREBCO線材の主に引張特性評価を行った。特に安定化銅の厚みの異なるREBCOテープでは、銅の厚みによってヤング率が異なることや、室温と比べて低温でヤング率や降伏応力が向上することなどを確認できた。さらに、4.2 K近傍の低温における臨界電流のひずみ依存性評価のため、 REBCOテープをレーザによって加工することを試みた。結果として1mm幅程度まで、臨界電流密度の低下なしで加工することに成功した。一方で、引張応力の印加によって容易に剥離することが分かった。このことから、テープ端部の銅が試料の剥離強度に大きく影響していることが示唆される。また、REBCOテープのハステロイ基板に対して引張応力―ひずみ特性を評価した結果、室温で250GPa、4.2 Kの低温では300GPaとなる可能性があることも分かった。詳細な確認が必要ではあるが、加工によってハステロイ基板の強度向上による機械特性向上も見込まれる。また、REBCOコイル形状での機械特性評価も合わせて実施した結果、コイルの巻線状況等でコイル内部の応力分布を調整可能であることも分かった。京都大学ではコアの周りに超伝導線を1本巻いたケーブルの要素的構造でクエンチ安定性・保護特性について実験的に調べた。１）4端子法で接触抵抗の実測を試行した。２）クエンチ時の電流分流について、超伝導線に沿った電圧タップ、コアに沿った電圧タップ、超伝導線とコアの間につけた電圧タップにより観測した。その結果、接触抵抗を介してのコアへの電流分流を確認できた。また、長さ50mm程度の区間の接触抵抗は1マイクロオームと評価できた。一方、コアの抵抗は50マイクロオーム程度である。KEKでは、これらの結果を受けて加速器用超伝導電磁石に最適なケーブルの構成について検討を行った。

Northeastern University で は 圧 shrinkage ひ ず み determination with プ ロ ー ブ の と, the design, cropping こ れ に parallel し て REBCO wire の main に extension and characteristic evaluation 価 を line っ た. Special に stabilization of copper thick の み の different な る REBCO テ ー プ で は, copper thick の み に よ っ て ヤ ン グ rate が different な る こ と と や, room temperature than べ て low-temperature で ヤ ン グ rate や subjugate 応 upward force が す る こ と な ど を confirm で き た. さ ら に, nearly 4.2 K alongside の cryogenic に お け る critical current の ひ ず み dependence evaluation 価 の た め, REBCO テ ー プ を レ ー ザ に よ っ て processing す る こ と を try み た. The results show that the amplitude of と て て1mm is まで, the critical current density is <s:1> low, the な で で processing する とに とに is successful, and the た is た. When one side で and the pulling force 応 is used, the Inca によって is prone to に peel off the する とが とが った. こ の こ と か ら, テ ー プ end の copper が sample の peel strength に big き く influence し て い る こ と が in stopping さ れ る. ま た, REBCO テ ー プ の ハ ス テ ロ イ substrate に し seaborne て extension and 応 force - ひ ず み features を review 価 し た results, room temperature で 250 gpa, 4.2 K の cryogenic で は 300 gpa と な る possibility が あ る こ と も points か っ た. For detailed な confirmation of が, it is necessary to で あるが あるが, and the processing of によってハステロ あるが substrate <s:1> strength upward による mechanical properties upward な see 込まれる. ま た, REBCO コ イ ル shape で の mechanical properties evaluation 価 も close わ せ て be applied し た results, コ イ ル の 巻 line conditions such as で コ イ ル internal の 応 force distribution を adjustment would で あ る こ と も points か っ た. Week of Kyoto university で は コ ア の り に super 伝 conductor を this 巻 い た ケ ー ブ ル の elements in tectonic で ク エ ン チ stability, protection feature に つ い て be 験 に tuned べ た. 1) 4-terminal method で contact resistance gauge test を trial た た. 2) ク エ ン チ の current shunt に つ い て, super に 伝 wires along the っ た electric 圧 タ ッ プ, コ ア に along っ た electric 圧 タ ッ プ, super 伝 conductor と コ ア の between に つ け た electric 圧 タ ッ プ に よ り 観 measuring し た. Youdaoplaceholder0 そ results, contact resistance を and <s:1> て コアへ <s:1> current shunt を confirm で た た た. Youdaoplaceholder0, length さ50mm, degree <s:1> range <e:1> contact resistance 1, <s:1> <s:1> ロ ロ ロ ロ <s:1> ムと evaluation 価で た た. One party, コア, resists the degree of ム 50 コア ロ ロ ロ ム ム である. KEK で は, こ れ ら を の results by け て acceleration for the optimal な super conducting magnet に 伝 ケ ー ブ ル の constitute に つ い て 検 line for を っ た.

项目成果

Mechanical and critical current characteristics of high-strength Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10+δ multi-filamentary tapes reinforced with thicker Ni-alloy laminations with various pre-tensions

不同预紧力的厚镍合金叠片增强高强度Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10+δ复丝带的机械和临界电流特性

• DOI: 10.1088/1361-6668/aca435
• 发表时间: 2022
• 期刊: Superconductor Science and Technology
• 影响因子: 3.6
• 作者: Okada Tatsunori;Kobayashi Daichi;Sakai Kohei;Awaji Satoshi;Kikuchi Masashi;Kato Takeshi
• 通讯作者: Kato Takeshi

Performance Test of 20-Stacked Two-Tapes-Bundled REBCO Pancake Coils for Upgrading of 25-T Cryogen-Free Superconducting Magnet to 30 T

• DOI: 10.1109/tasc.2023.3252496
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: K. Takahashi;A. Badel;A. Zampa;T. Okada;S. Awaji;G. Nishijima;T. Uto;H. Takewa;S. Hanai;S. Ioka;J. Inagaki

A High Performance Insulated REBCO Pancake With Conductive Cooling Capability

具有传导冷却功能的高性能绝缘 REBCO 煎饼

• DOI: 10.1109/tasc.2023.3242219
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: Vialle Julien;Badel Arnaud;Takahashi Kohki;Awaji Satoshi;Tixador Pascal
• 通讯作者: Tixador Pascal

レーザー加工を施したREBCO高温超伝導線材の機械特性

激光加工REBCO高温超导线材的机械性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 後藤 大和;土屋 雄司;岡田 達典;淡路 智
• 通讯作者: 淡路 智