Quench protection of MgB2 thin superconducting solenoid for particle detector

粒子探测器用MgB2薄型超导螺线管的失超保护

• 批准号: 21H01100
• 负责人: 槇田 康博
• 金额: $ 10.98万
• 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 (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01100/
• 关键词: ニホウ化マグネシウム; 超伝導ソレノイド; クエンチ保護; ニホウ化マグネシウム超伝導線; クエンチ; クエンチ検出器

2022年度は実験的に研究を進めるうえで重要な、試験用MgB2薄肉ソレノイドを2台製作した。先行研究の中で調達していた熱処理済みのMgB2線材で巻線され、2台とも30 cm径、3.3mm厚さ（後述する熱伝導板込み）のソレノイドコイルで長さはそれぞれ12 cmと25 cmとなっている。ソレノイドの内面及び外面には0.2 mmの純アルミニウム熱伝導板が貼りつけられ、小型冷凍機による伝導冷却を前提にした冷却設計となっている。またこの純アルミニウム板は、ソレノイド軸方向のクエンチ伝播を促して局所的な温度上昇を防ぐ、クエンチ保護の役目も担っている。2023年度には、これらの試験用ソレノイドを対象とした冷却励磁試験を実施し、その中でクエンチ特性を測定し、分析する。試験用コイルの製作と並行して、安定化材をより多く付加したMgB2超伝導線の超伝導安定性とクエンチ時の電圧発生状況を実験とシミュレーションで、研究を進めている。将来大型の超伝導磁石になるとNbTi超伝導線によるこれまでの磁石と同様に、超伝導安定性やクエンチ安全の確保のためより多くの安定化材（銅やアルミニウムなど）が付加された大断面積のMgB2線材となることが予測され、これを模擬した線材サンプルを製作して試験をする。クエンチ時には大断面となった安定化材へ超伝導部から電流が転流するが、クエンチ検出をする電圧の発生状況を知る必要がある。線材サンプル用の試験ホルダーを製作した、計算機シミュレーションも行っている。

2022年，我们制造了两个MgB2薄壁螺线管进行测试，这对实验研究很重要。两个螺线管线圈均采用前期研究中采购的热处理过的MgB2线绕制，直径为30 cm，厚度为3.3 mm（包括后面描述的导热板），长度分别为12 cm和25 cm。 。 厘米。螺线管内外表面贴有0.2毫米纯铝导热板，冷却设计基于使用小型冰箱的传导冷却。这块纯铝板还起到淬火保护的作用，促进淬火沿螺线管轴向传播，防止局部温度升高。 2023年，我们将对这些测试螺线管进行冷却励磁测试，并测量和分析其失超特性。在生产测试线圈的同时，我们正在通过实验和模拟对添加更多稳定材料的MgB2超导线材的超导稳定性以及淬火过程中的电压产生进行研究。未来大型超导磁体将由大直径磁体制成，类似于由NbTi超导线材制成的常规磁体，但添加更多稳定材料（铜、铝等），以确保超导稳定性和失超安全性。预计该区域将是MgB2线材，并将制造和测试模拟该线材的样品。在失超过程中，电流从超导部分换向到具有大横截面的稳定材料，但有必要知道电压是如何产生的以检测失超。我们还为电线样品创建了一个测试支架，并正在进行计算机模拟。

项目成果

AC Loss Measurement of Double Pancakes Wound with MgB2 Rutherford Type Superconductor

MgB2卢瑟福型超导体双饼绕制的交流损耗测量

• 发表时间: 2021
• 作者: T. Komagome; M. Takahashi; T. Yagai; Y. Makida; T. Shintomi; T. Hamajima
• 通讯作者: T. Hamajima

SMES Model Device Cooled by Liquid Hydrogen Flow through Thermosiphon Loop

SMES 模型装置由流经热虹吸回路的液氢冷却

• DOI: 10.2221/jcsj.57.241
• 发表时间: 2022
• 作者: 槇田康博

Demonstration of kA-Class Rutherford Cables Using MgB2 Wires for an Energy Storage Device Suitable for a Liquid Hydrogen Indirect Cooling

使用 MgB2 线的 kA 级卢瑟福电缆演示适用于液氢间接冷却的储能装置

• DOI: 10.1109/tasc.2022.3154339
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 1.8
• 作者: T. Yagai ; M. Takahashi ; R. Inomata ; T. Takao ; T. Onji ; T. Komagome ; Y. Makida ; T. Shintomi ; N. Hirano ; T. Hamajima ; A. Kikuchi ; G. Nishijima ; A. Matsumoto
• 通讯作者: A. Matsumoto