Numerical simulation on electromagnetic force and stress in HTS coil system for next generation skeleton cyclotron for medical applications
粟津 佑太, 金 錫範, 植田 浩史 （岡山大）； 野口 聡 （北大）； 渡部 智則, 長屋 重夫 （中部電力）； 吉田 潤 （住重）； 福田 光宏 （阪大）； 石山 敦士 （早大）
Abstract:我々は，エネルギー可変で多種類の粒子を加速可能な高強度小型サイクロトロンの開発に取り組んでおり，この加速器に高温超電導空芯型サイクロトロン（スケルトンサイクロトロン）を適用することを提案している。小型かつ高出力強度実現において，高温超電導コイルによる高磁場化や高電流密度化が有効であるが，同時にコイルに作用する電磁力は著しく増加するため，空芯コイルの支持および巻線内電磁応力による劣化防止などに留意しなければならない。また，マルチコイルシステムであるため，保護動作時にはコイル間の磁気的結合による電流挙動が電磁力をさらに増加させる可能性もある。従って，医療機器としての信頼性確保においては，コイル保護や高磁場精度化の観点から超電導線材を巻線・コイル化した際の励磁時の電磁応力等の機械的特性を把握し，高度の機械・構造設計が重要となる。本発表では，試設計を行ったスケルトンサイクロトロンを対象に，電磁場解析によりコイルシステムに生じる電磁力および応力について超電導コイルおよび線材への影響を評価したので，その結果を報告する。
なお，本研究の一部は科研費基盤研究A（26249036）および基盤研究S（18H05244）に依ったことを付記する。