Electromagnetically-Thermally-Structurally Coupled Analysis of High-Field Magnet Coil Taking Account of Current Transport Characteristics in GdBCO Coated Conductor as a Function of Temperature， Magnetic Field， Its angle and Mechanical Strain
東川 甲平, 木須 隆暢, 井上 昌睦, 今村 和孝 （九大）； 淡路 智, 渡辺 和雄 （東北大）； 福島 弘之, 山田 穣, 塩原 融 （SRL）
kohei*super.ees.kyushu-u.ac.jp
Abstract:希土類系高温超伝導線材は，優れた磁界中電流輸送特性と高い機械的強度を兼ね備えることから，その双方が重要となる高磁界コイル応用に大きく期待されている。一方，同コイルの設計に際しては，上記線材の電流輸送特性に関して考慮すべき項目が極めて多く，設計手法の確立は容易ではない。具体的には，線材の電流密度‐電界（J-E）特性における温度・磁界・磁界印加角度・機械的ひずみ依存性である。すなわち，磁界・磁界印加角度依存性はコイル設計において当然考慮されるべきであり，さらに温度・機械的ひずみ依存性は，熱特性から定まるコイルの電流容量・高磁界コイルにおける強大な電磁力の影響を議論するためにそれぞれ重要となる。そこで本研究では，臨界電流350 A（@ 77 K自己磁界下）を有するGdBCO線材を対象にJ-E特性を温度・磁界・磁界印加角度・機械的ひずみの関数として定式化し，高磁界マグネットコイルの電磁界‐熱‐構造連成解析コードを開発した。臨界電流とフープ力の制約下で電磁界解析のみによって設計された40 T級コイルを対象に上記連成解析を行い，コイルの熱特性・機械特性がコイルの電流容量に与える影響について議論する。