超電導応用機器設計基礎技術

カテゴリ: 技術報告

論文No: 1120

グループ名: 【B】電力・エネルギー部門

発行日: 2008/06/30

タイトル(英語): Design technology for Superconducting Device

著者名: 超電導応用機器設計基礎技術調査専門委員会編

著者名(英語): Investigation Committee on Design technology for Superconducting Device

キーワード: 設計、超電導応用機器、ケーススタディ／design, superconducting device, case study

要約(日本語): 超電導応用機器の開発は，多くが国内外ともに産官学共同のプロジェクト体制で行われ，次世代線材開発から機器開発まで広範な研究開発が実施されている。そして超電導応用機器の実用化が近づくとともに，経済性が重要な開発目標の一つに掲げられるようになり，概念設計や機器試作・実験に基づく評価などにより高温超電導材料の利用の有効性が明らかになりつつある。高温超電導線材の電磁的・熱的・機械的特性は，従来の低温金属系超電導線材と大きく異なる。そのため，これまでに低温線材で蓄積されてきた知識・経験を踏まえつつも，高温超電導機器設計のために新しい設計技術の確立が必要不可欠となる。このような背景のもと，本技術報告書は，材料プロセス技術の進展が著しいBi系，Y系線材を中心に，その応用機器の設計最適化に向けた指針を示すという目的に沿ってまとめられた。第1章の「はじめに」に続き，第2章で，まず高温超電導材料（線材・薄膜/厚膜材料）の開発の現状と得られている材料特性についてまとめた。第3章では，応用超電導機器設計に必要となる電磁的・機械的・熱的特性および電気絶縁特性をその評価法を含めて記述した。第4章では，高温超電導機器設計のケーススタディとして，SMES用コイル，単心および三心一括型の超電導ケーブル，変圧器，そしてNMR用高磁界マグネットを取り上げ，実際に製作された機器について，設計から評価試験結果までを記述した。第5章は，低温金属系も含む応用機器の開発の現状についてまとめた。

要約(英語): Recently, in Japan and abroad, most of the research and development on the application of superconductors, which deals with themes ranging from the fabrication process to new applications, is conducted in the form of national projects that involve collaborative research among private companies, universities and national laboratories. In order to realize the practical applications of superconductors, their economic feasibility must be considered. Furthermore, concept designs, trail productions and experiments suggest that high-temperature superconductors will also be realized. The electromagnetic, thermal and mechanical properties of HTSs differ from those of low-temperature superconductors (LTSs). Therefore, the design techniques for HTS applications must be established taking into consideration the knowledge and experience obtained from LTS applications. Because of the above considerations, this technical report was written with the aim of proposing guidelines for designing HTS applications using Bi-system and Y-system conductors. Chapter 2 describes the current status and material properties of HTS wires, thin films and thick films. Chapter 3 describes the electromagnetic, thermal, mechanical and insulating properties of these wires and films as well as the measurement techniques that are necessary for designing HTS applications. Chapter 4 presents case studies of the design of HTS applications such as SMES coils, cable transformers and NMR magnets. Chapter 5 describes the current status of the applications of superconductors, including that of the applications of LTSs.

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