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

基本信息

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

项目摘要

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。

高温超导线材在液氦温度（4.2 K）下即使在30 T或更高的磁场中也能通过实用电流，是最有前途的产生强磁场的超导线材。在本研究中，我们将进行基础研究，开发可产生30T级磁场的NMR（核磁共振装置）用高温超导内层线圈。今年，我们取得了以下成果。 ReBCO线（Re是钇或钆等稀土元素）以哈氏合金为基材，具有优异的抗拉应力机械性能，在产生强磁场方面特别有前景。在本研究中，对使用不同制造工艺制造的线材（线材A和B）进行了评估。这些导线的临界电流相对于磁场和磁带表面之间的角度具有很强的各向异性，测量是在高达 4.2K 和 18T 的磁场范围内进行的。临界电流随着角度的增加而迅速减小，虽然存在一些误差，但我们能够获得可用于线圈设计的拟合曲线。在 4.2K 至 77K 的温度范围内，还测量了高达 18T 的临界电流的温度依赖性，并且在 18T 时，确认了 20K 时的临界电流为 4.2K 的 50%（导线 A）和 60%（导线 B）。。获得了ReBCO线在室温和77K下的应力-应变曲线，并在拉伸应变下测量了77K下自磁场下的临界电流。导线 A 和 B 的临界电流相对于应变的行为是不同的。在导线 A 中，临界电流随着应变逐渐减小，而在导线 B 中，临界电流在 0.5% 以内几乎恒定，当超过 0.5% 时，临界电流急剧下降。结果是下降了0.5%。然而，即使在 0.4% 的拉伸应变下，这两种导线也能保持无应变时的 95% 的临界电流，这表明它们具有优异的机械性能。

项目成果

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专利数量（0）

Ac Loss of MgB_2 Superconducting Wires in Various Temperatures

不同温度下MgB_2超导线材的交流损耗

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
S.Choi;T.Kiyoshi;J.Kim;S.Dou
通讯作者：
S.Dou

Design and Fabrication of Layer-Wound YBCO Solenoids

层绕YBCO电磁铁的设计与制造

DOI：
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

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
通讯作者：
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