無絶縁巻線技術に基づく積層型高温超電導コイルシスチムの設計：メーター級大口径MRIへの応用に伴う技術的課題と解決方策

摘要

無絶縁高温超電導卷線技術(No-insulationコイル，以下無絶縁コイル)は，高温超電導コイルの高電流密度と高熱的安定性を同時に実現するコイル化技術として提案された。これまで我々は，シングルパンケーキレベルの無絶縁コイルの成立性と有効性について，数値解析および検証実験により色々な検討を行ってきた。しかし，Fig.1(b)と(c)に示すように，絶縁コイルで構成された積層型コイルシステムは，励磁時の電流分流や逆流を防止するために，保護抵抗がダイオードと直列することが常識とされていた。一方，無絶縁コイルは層間接触のため，励磁時に電流が分流されていくことを妨げない。特に，積層型無絶縁コイルシステムはインダクタンスの大きいメーター級MRIに応用されると，励磁ができなく，マグネットとして機能する役割が果たせなくなる可能性がある。そこで，無絶縁コイルの優秀な特性をメーター級大口径MRIで十分発揮するためには，様々実用性課題を解決し，高信頼性を実現することが重要な課題となる。本報では，先行研究で取り上げた3-Tメーター級大口径MRIに応用する積層型無絶縁コイルシステムを例として，無絶縁巻線技術が実用される時に直面する技術的課題および解決方策について報告する。