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Super LHC計画のための高磁場超伝導マグネットの開発研究

超级大型强子对撞机项目高场超导磁体的研发

基本信息

批准号：
18034009
负责人：
土屋清澄
金额：
$ 3.71万
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 on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

加速器用高磁場超伝導マクネットの開発を目指して、Nb_3Sn線材よりも機械的歪み特性に優れたNb_3Al線材の開発を進めた。具体的には、1)長尺線材の製造技術の開発、2)長尺線材への安定化銅付着法の開発、3)ケーブル化技術の開発と製造条件の最適化を目指した。1)では、線長150m以上で電流密度2000A/mm^2@10T(1000A/mm^2@15T)以上の線材開発を目標に、線材断面パラメータ、急熱急冷処理(RHQ)条件、RHQ後の加工度、変態熱処理条件と雷流密度との関係を調べた。その結果、高電流密度線材では、マトリックス比は〜0.8、フィラメント径は〜50um、フィラメント数は〜200本(線材製造ビッレット寸法〜60mmの場合)程度であることが必要と分かった。また、RHQ後の最適加工度は50〜70%であることも明らかとなった。しかしながら、本研究で得られた最高電流密度は〜800A/mm^2@15Tで、目標とした値の80%であった。今後は、電流密度と微視的結晶組織の関係や第三元素添加の効果などをより詳細に調べ、さらなる高電流密度化を目指すことが必要である。2)では、2つの方法を追求した。1つは、Niストライク+めっき法で、50〜100m程度め銅安定化線材は困難なく製作できるようになった。しかしながら、めっき後に(伸線やツイスト加工による)加工歪みを加えると線材が脆くなることが明らかとなった。原因としては、めっき後に行う熱処理(600℃)が考えられ、めっき後に加工歪みが加わらない製造工程を組むことが重要であることが判明した。2つ目はイオンプレーティング+めっき法で、この方法では500m以上の線材製作が可能となった。3)においては、イオンプレーティング+めっき法により銅を付着しだ素線を用いてケーブル試作を試みた。安定化銅の剥離が生じないケーブル製作条件や、試作ケーブルの各種特性の調査を行い、Nb_3Al超伝導ケーブルが製作可能であることを示した。

Development of high magnetic field superconductors for accelerators, optimization of mechanical properties of Nb_3Sn wires, and development of Nb_3Al wires. Specific aspects include: 1) Development of manufacturing process for long wire; 2) Development of stabilized copper deposition method for long wire; 3) Development of coating technology and optimization of production conditions. 1) For wire lengths of more than 150m, current densities of 2000A/mm^2@10T(1000A/mm^2@15T) and above, wire development objectives, wire cross-section, rapid heat and quench treatment (RHQ) conditions, processing degree after RHQ, variable heat treatment conditions, and lightning current density are adjusted. As a result, high current density wire material has a ratio of ~ 0.8, a diameter of ~ 50um, and a number of ~ 200 copies (wire material production method ~ 60mm). The optimum processing degree after RHQ is 50 ~ 70%. The highest current density obtained in this study is ~ 800A/mm^2@15T, and the target is ~ 80%. In the future, the relationship between current density and Weishi app crystal structure, the effect of third element addition, and the need for high current density are discussed. 2) 1, Ni <$<$<$<$+, 50 ~ 100m Copper stabilized wire After the wire is stretched, the wire is processed. The wire is brittle. The reason is that the heat treatment (600℃) is important for the production engineering. 2. It is possible to make wire materials with a height of more than 500m. 3) Try to use the middle and bottom lines of copper. The production conditions of stabilized copper, investigation of various characteristics of Nb_3Al superconductors, and production possibilities of Nb_3Al superconductors are described.

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Magnetization Anomaly of Nb3Al Strands and Instability of Nb3Al Rutherford Cables

Nb3Al 绞线的磁化异常与 Nb3Al 卢瑟福电缆的不稳定性

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
IEEE Trans. Appl. Supercond. 17
影响因子：
0
作者：
R. Yamada;et. al.
通讯作者：
et. al.

Trial manufacture of a km class length of Cu cladding RHQT Nb3Al flat-wire

公里级铜包层RHQT Nb3Al扁线的试制

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
IEEE Trans. Appl. Supercond. 16
影响因子：
0
作者：
R. Yamada;et. al.;K.Tsuchiya et al.;T.Takeuchi et al.;A.Kikuchi et al.;N.Banno et al.;K.Tagawa et al.
通讯作者：
K.Tagawa et al.

Nb3Al Wire Development for Future Accelerator Magnets

用于未来加速器磁体的 Nb3Al 线材开发

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
IEEE Trans.Appl.Superconductivity
影响因子：
0
作者：
Kaneko S;Nagasawa T;Nakauchi H;Onodera M.;K.Tsuchiya
通讯作者：
K.Tsuchiya

Development of Nb3Al wires for future accelerator magnets and measurements of their critical current density and critical temperature

开发用于未来加速器磁体的 Nb3Al 线并测量其临界电流密度和临界温度

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
IEEE Trans. Appl. Supercond. 17
影响因子：
0
作者：
C. Mitsuda;et. al.
通讯作者：
et. al.

Design Study of 15 Tesla Cosine Theta Magnets with Nb3A1 Cable

带 Nb3A1 电缆的 15 特斯拉余弦 Theta 磁铁的设计研究

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Journal of Physics, Conf. Ser 43
影响因子：
0
作者：
R. Yamada;et. al.;K.Tsuchiya et al.;T.Takeuchi et al.;A.Kikuchi et al.;N.Banno et al.;K.Tagawa et al.;R.Yamada et al.
通讯作者：
R.Yamada et al.