超伝導磁気シールドに関する数値的研究

超导磁屏蔽数值研究

• 批准号: 07750337
• 负责人: 神谷 淳
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Yamagata University
• 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750337/
• 关键词: 酸化物高温超伝導体; 磁気シールド; 電流ベクトル・ポテンシャル; 有限要素法

本研究では、第二種超伝導体製遮蔽板の磁気シールド効果を数値シミュレーションを用いて解析することを目的とし,超伝導特性を記述するモデルとして低透磁率モデルと修正Beanモデルの2つを採用した。前者を用いた解析では,超伝導特性が透磁率にのみ反映されると仮定し、静磁界に対する多層板の磁気遮蔽効果を検討した。その際,数値解を得るための手法としては,超伝導体外部,内部でそれぞれ境界要素法、有限要素法を適用し,超伝導体表面で界面条件を考慮した。同手法を用いて,第二種超伝導体と強磁性体の多層構造をもつ遮蔽板の磁気遮蔽効果を調べた結果,観測点側に超伝導層がある多層板が他と比較して高い磁気シールド効果をもつことが判明し,磁気遮蔽装置設計の有効な指針を与えた。一方、修正Beanモデルを用いた解析では,磁界の過渡的変化に対応するためにシールド電流の時間発展を解析する手法を開発した。即ち,臨界状態モデルとして修正Beanモデルを導入し,薄板近似を採用することにより,シールド電流の振舞いを電流ベクトル・ポテンシャルを従属変数とする放物型偏微分方程式によって記述した。さらに,有限要素法を用いて同方程式を数値的の解く数値シミュレーション・コードを開発し,同コードを用いて超伝導板の磁気遮蔽効果を調査し,シールド電流が超伝導体の境界近傍にのみ局在化することが判明した。さらに,磁気遮蔽の尺度である磁気シールド係数が0〜1000Hzの低周波領域において時刻と周波数に依存しないことが分かった。一般に,遮蔽装置の設計検討には多大な時間と費用を必要とするのに対し,数値シミュレーションを用いた解析はコストは比較的小さく,装置の設計変更などによる再検討は容易である。この点で,本研究で開発された数値シミュレーション・コードの意義は絶大なものがある。

In this study, the magnetic properties of the second type of superconducting shielding plate are analyzed and the superconducting properties are described. The former is used to analyze the magnetic shielding effect of the multilayer plate due to the magnetic permeability and the static magnetic field. At the same time, the method of obtaining numerical solutions is to apply the boundary element method and the finite element method to the exterior and interior of the superconducting conductor, and to consider the interface conditions on the surface of the superconducting conductor. In the same way, the magnetic shielding effect of the second type of superconductor and ferromagnetic multilayer structure is adjusted. As a result, the magnetic shielding effect of the multilayer layer on the measurement point side is compared with that of the high magnetic shielding effect. The magnetic shielding device design is effective. A method for analyzing the time evolution of the magnetic field transition is developed. That is, the critical state is modified by introducing a thin plate approximation into the equation. In addition, the finite element method is used to investigate the magnetic shielding effect of the superconductor by using the solution value of the same equation, and to determine the magnetic shielding effect of the superconductor near the superconductor. In addition, the scale of magnetic shielding is determined by the magnetic shielding coefficient from 0 to 1000Hz, and the time and frequency of the low frequency domain are dependent on the frequency. In general, the design of shielding devices should be discussed in terms of time and cost. In addition, the design of shielding devices should be discussed in terms of time and cost. In addition, the design of shielding devices should be discussed in terms of time and cost. This paper presents the significance of the study.

项目成果

A.Kamitani: "Numerical Analysis on Magnetic Shielding Effects of Multiple-Layer Superconducting Plates" Superconductivity VIII. (発表予定). (1996)

A.Kamitani：“多层超导板磁屏蔽效应的数值分析”超导 VIII（即将发表）。