Thermal stability and quench protection of prctical high temerature superconducting materials and magnets

实用高温超导材料及磁体的热稳定性及失超保护

基本信息

批准号：
22KF0040
负责人：
淡路智
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0040/
关键词：
高温超伝導マグネット強磁場安定性

项目摘要

希土類系高温超伝導(REBa2Cu3O7, REは希土類またはY：REBCO)テープは、高い磁場中臨界電流密度と強い機械的強度を有することから、これまで超伝導では不可能であった23Tを超える強磁場磁石開発が進んでいる。さらに、近年では強磁場高温超伝導磁石を採用した、小型核融合、高分解能核磁気共鳴(NMR)、高エネルギー物理用次世代円形加速器、医療用小型加速器など多くの次世代超伝導応用開発も世界中で活発に行われ、強磁場磁石はその重要なキーコンポーネントと認識されている。一方で、REBCOテープは、高い電磁力による局所劣化や臨界電流密度の不均一性による局所的常伝導領域による焼損が問題となっており、その保護が重要となる。本研究の目的は、東北大金研で進行中である33T無冷媒超伝導磁石開発プロジェクトで重要となるREBCOテープの熱的安定性とクエンチ特性の理解である。研究は2022年9月からスタートしたが、すでに中規模REBCOコイルを用いて、14 Tのバックアップ磁場と組み合わせて25 Tの強磁場発生に成功した。その際、東北大で提案しているREBCOロバストコイル構造において、2枚バンドル巻線による磁場安定度や電磁力に関して多くの知見を得ることができた。具体的には、2枚の超伝導テープの結合による磁場が、テープ内の遮蔽電流による磁場と逆方向に発生しお互いに競合していること、その時定数が大きく異なることが定量的に理解できた。さらに、提案しているロバストコイル構造によってコイル内部応力分布が最適化されることで、最大応力を低減できることを実証した。これらの結果を受けて、更なる詳細の実験とシミュレーションを進めているところである。得られた結果の一部は、共著論文ではあるが2編の出版がすでになされており、2023年度に開催される国際会議でも発表する予定である。

稀土高温超导（RebA2CU3O7，RE是稀土或Rebco）具有高磁场临界电流密度和强大的机械强度，并且正在发展超过23T的强磁场磁铁，以前具有超导性是不可能的。此外，近年来，在世界各地都积极开发了许多下一代超导应用，包括小型核融合，高分辨率的核磁共振），下一代循环加速器，用于高增强物理学，以及小型医疗加速器和强场磁铁是重要的组成部分。另一方面，由于临界电流密度的不均匀性，由于局部正常传导区域，Rebco磁带由于高电磁力和倦怠而受到局部退化，因此对它们的保护很重要。这项研究的目的是了解Rebco磁带的热稳定性和淬火性能，这在33T无制冷剂的超导磁铁开发项目中很重要，该项目目前正在Tohoku University研究所进行。这项研究始于2022年9月，但是使用中型Rebco线圈已被用来生成25 T的强磁场与14 T备用磁场结合使用。目前，由于Rebco强大的线圈结构在Toohoku University提出的Rebco稳健线圈结构中，我们能够获得有关磁场稳定性和电磁力的丰富知识。具体而言，众所周知，由两个超导磁带的耦合引起的磁场是在磁带中的屏蔽电流，相互竞争的相反方向上产生的，并且时间常数差异很大。此外，已经证明，可以通过通过提出的可靠线圈结构优化线圈的内部应力分布来减少最大应力。基于这些结果，正在进行进一步的详细实验和模拟。获得的一些结果是共同撰写的论文，但两篇文章已经发表，并将在2023年举行的国际会议上介绍。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Performance Test of 20-Stacked Two-Tapes-Bundled REBCO Pancake Coils for Upgrading of 25-T Cryogen-Free Superconducting Magnet to 30 T

DOI：
10.1109/tasc.2023.3252496
发表时间：
2023
期刊：
IEEE Transactions on Applied Superconductivity
影响因子：
1.8
作者：
K. Takahashi;A. Badel;A. Zampa;T. Okada;S. Awaji;G. Nishijima;T. Uto;H. Takewa;S. Hanai;S. Ioka;J. Inagaki
通讯作者：
K. Takahashi;A. Badel;A. Zampa;T. Okada;S. Awaji;G. Nishijima;T. Uto;H. Takewa;S. Hanai;S. Ioka;J. Inagaki

First Validation of Robust REBCO Insert Concept on a Large 20-Pancake Prototype Reaching Up to 25 T

首次在重达 25 吨的大型 20 煎饼原型上验证稳健的 REBCO 插入概念

DOI：
10.1109/tasc.2023.3255178
发表时间：
2023
期刊：
IEEE Transactions on Applied Superconductivity
影响因子：
1.8
作者：
Badel A.;Takahashi K.;Zampa A.;Okada T.;Nishijima G.;Uto T.;Takewa H.;Hanai S.;Ioka S.;Inagaki J.;Awaji S.
通讯作者：
Awaji S.