高温超伝導線材を使用した30 T級NMRマグネット用内層コイルの開発

使用高温超导线材开发30T级核磁共振磁体内层线圈

• 批准号: 09F09609
• 负责人: 木吉 司
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09609/
• 关键词: 高温超伝導; 強磁場; 核磁気共鳴; 臨界電流; 機械的特性

高温超伝導線材は液体ヘリウム温度(4.2K)では30T以上の磁場中でも実用的な電流を流すことが可能であり、強磁場の発生に最も有望な超伝導線材である。本研究では、30T級の磁場を発生するNMR(核磁気共鳴装置)用高温超伝導内層コイル開発の要素研究を実施する。本年度は下記の成果を得た。基板としてHastelloyを使用し、引張応力に対して優れた機械的特性を持つReBCO線材(Reはイットリウム、ガドリニウム等の希土類元素)は強磁場の発生について特に有望である。本研究では製造プロセスの異なる線材(線材AおよびB)について評価した。これら線材の臨界電流は磁場とテープ面の角度に対して強い異方性を持つことから、設計上重要となるテープ面が磁場に対して0゜、10゜、20゜、90゜の角度をなす場合について、4.2K、18Tまでの磁場範囲で測定した。臨界電流は角度とともに急激に減少し、誤差を含むもののコイル設計に使用できるフィッティングカーブを得ることができた。また臨界電流の温度依存性についても4.2Kから77Kの温度範囲で18Tまで測定し、18Tでは、20Kでの臨界電流が4.2Kの50%(線材A)および60%(線材B)となることを確認した。ReBCO線材の室温および77Kでの応力-歪み曲線を取得するとともに、77Kでは引張歪みを加えた状態で自己磁場下での臨界電流を測定した。歪みに対する臨界電流の挙動は線材AおよびBで異なっており、線材Aでは歪みとともに徐々に臨界電流が減少するのに対し、線材Bでは0.5%までほぼ一定であり、0.5%を超えると急激に減少する結果が得られた。しかし両線材とも0.4%の引張歪みに対して歪みがない場合の95%の臨界電流を維持しており、優れた機械的特性を有することが実証できた。

High temperature superconducting wire material liquid temperature (4.2K) is more than 30T in the magnetic field used in the current flow is possible, strong magnetic field generation is most likely to be superconducting wire material. In this study, the factors for the development of high temperature superconducting inner layer by NMR(Nuclear Magnetic Resonance) were studied. The results of the year were recorded. ReBCO wires (rare earth elements such as Re and Re) are expected to be particularly resistant to the generation of strong magnetic fields due to the use of substrate Hastelloy and tensile force. In this study, the production of different kinds of wires (wire A and B) was evaluated. The critical current of the wire material is measured in the magnetic field range of 0 °, 10 °, 20 ° and 90 ° at angles of 0 °, 10 °, 20 ° and 90 °, 4.2 K and 18T. The critical current is rapidly reduced, and the error is contained in the design. The temperature dependence of critical current was determined from 4.2K to 77K over a temperature range of 18T, and 50%(wire A) to 60%(wire B) at 4.2K over a temperature range of 18T to 20K. Measurement of critical current in magnetic field of ReBCO wire at room temperature and 77K. The critical current of wire A and wire B is different, and the critical current of wire A and wire B is reduced by 0.5%. The critical current is maintained at 95% of the critical current when 0.4% of the wire material is pulled out of the wire, and the mechanical characteristics are excellent.

项目成果

Design and Fabrication of Layer-Wound YBCO Solenoids

层绕YBCO电磁铁的设计与制造

• 发表时间: 2010
• 期刊: Physica C
• 影响因子: 1.7
• 作者: D.Uglietti;S.Choi;T.Kiyoshi
• 通讯作者: T.Kiyoshi

HTS-NMR: Present Status and Future Plan

• DOI: 10.1109/tasc.2010.2040148
• 发表时间: 2010-02
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: T. Kiyoshi;Seyong Choi;S. Matsumoto;K. Zaitsu;T. Hase;T. Miyazaki;A. Otsuka;M. Yoshikawa;M. Hamada;M. Hosono;Y. Yanagisawa;H. Nakagome;Masato Takahashi;T. Yamazaki;H. Maeda

Bi-2223 Innermost Coil for 1.03 GHz NMR Magnet

• DOI: 10.1109/tasc.2010.2082475
• 发表时间: 2011-06
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: T. Kiyoshi;Seyong Choi;Shinji Matsumoto;K. Zaitsu;T. Hase;T. Miyazaki;M. Hamada;M. Hosono;Hiroshi Maeda

The AC Loss Estimation of Bi-2223/Ag Superconductor Tapes in Polygonal Configuration

多边形结构 Bi-2223/Ag 超导带的交流损耗估算

• 发表时间: 2010
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: S.Choi;W.Nah
• 通讯作者: W.Nah

High Magnetic Field Generation Using Gd-Ba-Cu-O Magnetic Field Amplifier

使用 Gd-Ba-Cu-O 磁场放大器产生高磁场

• 发表时间: 2010
• 作者: 崔世鎔;木吉司
• 通讯作者: 木吉司