磁場中冷却着磁中のGdBaCuOリングバルクにおける磁気応力に伴う破壊挙動

摘要

磁場中冷却着磁（FCM）により着磁した超電導バルクは、17 Tを超える捕捉磁場を実現した。その高い着磁特性に対し、バルク体の着磁過程においては、電流-磁気相互作用に伴う電磁応力が破壊挙動をもたらす。バルクの破壊挙動の克服は、バルク応用や今後更なる捕捉磁場向上において重要な課題であると言える。Renらは、論理計算を用いた応力解析により、ビーンモデルに基づく無限長バルクの磁気応力と捕捉磁場に限界について論じている［1］。しかし、これまで実際の臨界電流密度特性に基づいた有限長バルクに対する応力解析は行われていない。実際の着磁においては、冷却による熱収縮と着磁による磁気応力の双方を加味した応力計算が必要であることや、金属リングの熱収縮を利用した従来の補強方法についても解析的な検討が必要である。本研究では、リングバルク対しFCMを行い、バルクの破壊挙動を実験的に確認した。また、有限要素法を用いた電磁界-応力解析により、冷却と着磁に伴う応力を求め、バルクの破壊挙動を解析的に説明する。