(57)【要約】【課題】超電導コイルおよび直流電源の耐電圧および定格電圧を低く抑えつつ、クエンチが発生した際の超電導コイルの焼損を抑制する。【解決手段】高温超電導マグネットシステムは、複数のサブシステムを備える。それぞれのサブシステムは、複数の高温超電導コイル１０，２０と直流電源１１，２１とを備える。高温超電導コイル１０，２０および直流電源１１，２１は、サブシステムごとに直列に接続されている。高温超電導コイル１０，２０は、他のサブシステムに属する高温超電導コイル２０，１０と電磁気的に強結合するように設けられる。ａ群の高温超電導コイル１０にクエンチ現象が発生した場合に、ａ群の直流電源１１が供給する電流は減少し、クエンチの発生前後でシステム全体の磁束をほぼ保存するようにｂ群の直流電源２１が供給する電流は増加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の高温超電導コイルと直流電源とを備えた複数のサブシステムを有し、前記高温超電導コイルおよび前記直流電源は、前記サブシステムごとに直列に接続され、前記高温超電導コイルは、その前記高温超電導コイルが属する前記サブシステム以外の前記サブシステムに属する前記高温超電導コイルと電磁気的に強結合するように設けられた高温超電導マグネットシステムにおいて、
ある前記サブシステムに属する１以上の前記高温超電導コイルにクエンチ現象およびクエンチの前駆現象の少なくとも一方の現象が発生した場合に、その現象が発生した前記サブシステムに属する前記直流電源が供給する電流は減少し、他の前記サブシステムに属する前記直流電源が供給する電流はその現象の発生前後でシステム全体の磁束をほぼ保存するように増加する、
ことを特徴とする高温超電導マグネットシステム。
【請求項２】
すべての前記高温超電導コイルは一つの閉曲線の周りに巻かれていて、ある前記サブシステムに属する複数の前記高温超電導コイルの間には他の群に属する前記高温超電導コイルが配置されていることを特徴とする請求項１記載の高温超電導マグネットシステム。
【請求項３】
前記高温超電導コイルに対して前記サブシステムごとに設けられたクエンチ検出器と、前記クエンチ検出器から伝達されるクエンチ検出信号に基づいて前記直流電源を制御する制御装置と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高温超電導マグネットシステム。
【請求項４】
１以上の前記サブシステムに属する前記高温超電導コイルの通常時の負荷率が、他の前記サブシステムの前記高温超電導コイルの負荷率より低いことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の高温超電導マグネットシステム。
【請求項５】
一部の前記サブシステムに属する前記高温超電導コイルの通常時の負荷率が、ゼロであることを特徴とする請求項４に記載の高温超電導マグネットシステム。
【請求項６】
それぞれの前記サブシステムは、前記直流電源と直列に接続された電源スイッチと、前記直流電源および前記電源スイッチと並列に接続された保護抵抗および抵抗スイッチと、を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の高温超電導マグネットシステム。
【請求項７】
複数の高温超電導コイルと直流電源とを備えた複数のサブシステムを有し、前記高温超電導コイルおよび前記直流電源は、前記サブシステムごとに電気的に直列に接続され、前記高温超電導コイルは、その前記高温超電導コイルが属する前記サブシステム以外の前記サブシステムに属する前記高温超電導コイルと電磁気的に強結合するように設けられた高温超電導マグネットシステムの運転方法において、
ある前記サブシステムに属する１以上の前記高温超電導コイルにクエンチ現象およびクエンチの前駆現象の少なくとも一方の現象が発生した場合に、その現象が発生した前記サブシステムに属する前記直流電源が供給する電流は減少させ、他の前記サブシステムに属する前記直流電源が供給する電流はその現象の発生前後でシステム全体の磁束をほぼ保存するように増加させる、
ことを特徴とする高温超電導マグネットシステムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温超電導マグネットシステムおよびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イットリウム系などの第２世代高温超電導線材を用いた超電導コイルでは、超電導薄膜の電流密度が非常に高く、一方、安定化銅の断面積が少ない。このため、一旦クエンチが発生すると、線材の発熱密度が非常に大きく、線材を焼損する可能性が非常に大きい。そこで、クエンチが発生した場合、電流を急速に減衰させる必要がある。
【０００３】
しかし、急速に電流を減衰させるためには、保護回路として大容量の保護抵抗を用い、コイル両端に非常に大きな電圧を印加する必要がある。非常に大きな電圧を印加するためには、コイルや電源システムの耐電圧を高める必要があり、合理的なシステムを構成することが困難である。
【０００４】
このような状況で、高温超電導マグネットの保護方法として、特許文献１には、クエンチの前駆現象をクエンチ検出器で検出し、その検出結果に基づいて電源を制御し、クエンチの前駆現象を解消するようにコイル電流を減少させる方法が開示されている。この方法では、大容量の保護抵抗が不用となる。
【特許文献１】特開２００６−３１９１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された方法では、電源の制御装置の故障などで超電導コイルに流れる電流を制御できない場合に備え、保護抵抗を設ける必要がある。このため、必ずしもコイルや超電導コイルの耐電圧を抑えることに繋がらないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、高温超電導マグネットシステムの超電導コイルおよび直流電源の耐電圧および定格電圧を低く抑えつつ、クエンチが発生した際の超電導コイルの焼損を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するため、本発明は、複数の高温超電導コイルと直流電源とを備えた複数のサブシステムを有し、前記高温超電導コイルおよび前記直流電源は、前記サブシステムごとに直列に接続され、前記高温超電導コイルは、その前記高温超電導コイルが属する前記サブシステム以外の前記サブシステムに属する前記高温超電導コイルと電磁気的に強結合するように設けられた高温超電導マグネットシステムにおいて、ある前記サブシステムに属する１以上の前記高温超電導コイルにクエンチ現象およびクエンチの前駆現象の少なくとも一方の現象が発生した場合に、その現象が発生した前記サブシステムに属する前記直流電源が供給する電流は減少し、他の前記サブシステムに属する前記直流電源が供給する電流はその現象の発生前後でシステム全体の磁束をほぼ保存するように増加する、ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、複数の高温超電導コイルと直流電源とを備えた複数のサブシステムを有し、前記高温超電導コイルおよび前記直流電源は、前記サブシステムごとに電気的に直列に接続され、前記高温超電導コイルは、その前記高温超電導コイルが属する前記サブシステム以外の前記サブシステムに属する前記高温超電導コイルと電磁気的に強結合するように設けられた高温超電導マグネットシステムの運転方法において、ある前記サブシステムに属する１以上の前記高温超電導コイルにクエンチ現象およびクエンチの前駆現象の少なくとも一方の現象が発生した場合に、その現象が発生した前記サブシステムに属する前記直流電源が供給する電流は減少させ、他の前記サブシステムに属する前記直流電源が供給する電流はその現象の発生前後でシステム全体の磁束をほぼ保存するように増加させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高温超電導マグネットシステムの超電導コイルおよび直流電源の耐電圧および定格電圧を低く抑えつつ、クエンチが発生した際の超電導コイルの焼損を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る高温超電導マグネットシステムの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る高温超電導マグネットシステムの第１の実施の形態における概念図である。
【００１２】
本実施の形態の高温超電導マグネットシステムは、ａ群超電導マグネットサブシステムと、ｂ群超電導マグネットサブシステムと、ａ群とｂ群間を電磁気的に強結合とするための鉄心６０とを備えている。ａ群超電導マグネットサブシステムは、ａ群超電導コイル１０と、ａ群用直流電源１１と、ａ群電源スイッチ１２と、ａ群抵抗スイッチ１３と、ａ群保護抵抗１４とを備えている。ｂ群超電導マグネットサブシステムは、ｂ群超電導コイル２０と、ｂ群用直流電源２１と、ｂ群電源スイッチ２２と、ｂ群抵抗スイッチ２３と、ｂ群保護抵抗２４とを備えている。
【００１３】
図１に示す例では、ａ群超電導コイル１０の個数は８個である。８個のａ群超電導コイル１０は、直列に接続されている。ａ群用直流電源１１およびａ群電源スイッチ１２は、８個のａ群超電導コイル１０と直列に接続されている。ａ群抵抗スイッチ１３およびａ群保護抵抗１４は、ａ群用直流電源１１およびａ群電源スイッチ１２と並列に接続されている。
【００１４】
ｂ群超電導コイル２０の個数は、ａ群超電導コイル１０の個数と同じく８個である。８個のｂ群超電導コイル２０は、直列に接続されている。ｂ群用直流電源２１およびｂ群電源スイッチ２２は、８個のｂ群超電導コイル２０と直列に接続されている。ｂ群抵抗スイッチ２３およびｂ群保護抵抗２４は、ｂ群用直流電源２１およびｂ群電源スイッチ２２と並列に接続されている。
【００１５】
ａ群超電導コイル１０およびｂ群超電導コイル２０は、すべて一つの鉄心６０に嵌められている。また、ａ群超電導コイル１０およびｂ群超電導コイル２０は、鉄心６０に沿って交互に配置されている。つまり、鉄心６０に沿って、ａ群超電導コイル１０、ｂ群超電導コイル２０、ａ群超電導コイル１０、ｂ群超電導コイル２０、…、と交互に並んでいる。このため、ａ群超電導コイル１０とｂ群超電導コイル２０とは、すべてのコイルがもう一方の群のコイルと電磁気的に均一に結合されている。
【００１６】
通常は、ａ群電源スイッチ１２とｂ群電源スイッチ２２とをＯＮし、ａ群用直流電源１１とｂ群用直流電源２１により、超電導コイルを励磁する。
【００１７】
次に、超電導コイルがクエンチした場合の動作について説明する。
【００１８】
たとえば、ａ群超電導マグネットサブシステムの一つあるいは複数のａ群超電導コイル１０がクエンチした場合、ａ群電源スイッチ１２をＯＦＦし、ａ群抵抗スイッチ１３をＯＮする。これにより、ａ群超電導コイル１０の蓄積エネルギーは、ａ群保護抵抗１４で消費される。このとき、ａ群超電導コイル１０に流れる電流が減少するため、鉄心６０を通過する磁束が減少し、コイルの減磁を阻む方向に逆起電力が発生する。逆起電力の大きさは、磁束をΦ、ターン数をＮとすると、（Ｎ×ｄΦ／ｄｔ）×（超電導コイルの数）で表される。
【００１９】
この逆起電力に見合う電圧を印加しなければ、急速な減磁が行えない。そこで、鉄心６０を通過する磁束Φがクエンチ発生前後でほぼ保存するように、ｂ群超電導コイル２０に流れる電流が増加する。これにより、逆起電力の発生を抑制することができる。
【００２０】
このように、本実施の形態では、クエンチが発生した場合に、クエンチが発生した超電導マグネットサブシステムの減磁に伴い発生する逆起電力を抑制することができる。このため、それに見合う電圧を印加する必要が無くなる。その結果、超電導コイルおよび電源システムの耐電圧および定格電圧を低く抑えつつ、急速な減磁が可能となる。このため、クエンチが発生した際の超電導コイルの焼損が抑制される。
【００２１】
［第２の実施の形態］
図２は、本発明に係る高温超電導マグネットシステムの第２の実施の形態における概念図である。
【００２２】
本実施の形態の高温超電導マグネットシステムは、第１の実施の形態にｃ群超電導マグネットサブシステムとｄ群超電導マグネットサブシステムとを加えて、超電導マグネットサブシステムの数を４としている。また、超電導コイルの電磁気的な強結合を保つために、第１の実施の形態における鉄心６０（図１参照）を用いる代わりに、超電導コイルをトロイド形状に配列している。
【００２３】
ｃ群超電導マグネットサブシステムは、ｃ群超電導コイル３０と、ｃ群用直流電源３１と、ｃ群電源スイッチ３２と、ｃ群抵抗スイッチ３３と、ｃ群保護抵抗３４とを備えている。ｄ群超電導マグネットサブシステムは、ｄ群超電導コイル４０と、ｄ群用直流電源４１と、ｄ群電源スイッチ４２と、ｂ群抵抗スイッチ４３と、ｄ群保護抵抗４４とを備えている。
【００２４】
ｃ群超電導コイル３０の個数は、８個である。８個のｃ群超電導コイル３０は、直列に接続されている。ｃ群用直流電源３１およびｃ群電源スイッチ３２は、８個のｃ群超電導コイル３０と直列に接続されている。ｃ群抵抗スイッチ３３およびｃ群保護抵抗３４は、ｃ群用直流電源３１およびｃ群電源スイッチ３２と並列に接続されている。
【００２５】
ｄ群超電導コイル４０の個数は、８個である。８個のｄ群超電導コイル４０は、直列に接続されている。ｄ群用直流電源４１およびｄ群電源スイッチ４２は、８個のｄ群超電導コイル４０と直列に接続されている。ｄ群抵抗スイッチ４３およびｄ群保護抵抗４４は、ｄ群用直流電源４１およびｄ群電源スイッチ４２と並列に接続されている。
【００２６】
各群の超電導コイル１０，２０，３０，４０は、いずれも一つの円周の周りに形成されていて、全体としてトロイダル形状をなしている。また、その円周に沿って、ａ群超電導コイル１０、ｂ群超電導コイル２０、ｃ群超電導コイル３０、ｄ群超電導コイル４０、ａ群超電導コイル１０、…、と順番に配列されている。このため、ａ群超電導コイル１０、ｂ群超電導コイル２０、ｃ群超電導コイル３０およびｄ群超電導コイル４０のすべてのコイルは、他の群のコイルと電磁気的に均一に結合されている。
【００２７】
通常は、ａ群電源スイッチ１２、ｂ群電源スイッチ２２、ｃ群電源スイッチ３２およびｄ群電源スイッチ４２をＯＮし、ａ群用直流電源１１とｂ群用直流電源２１、ｃ群用直流電源３１およびｄ群用直流電源４１により、超電導コイルを励磁する。
【００２８】
次に、超電導コイルがクエンチした場合の動作について説明する。
【００２９】
たとえば、ａ群超電導マグネットサブシステムの一つあるいは複数のａ群超電導コイル１０がクエンチした場合、ａ群電源スイッチ１２をＯＦＦし、ａ群抵抗スイッチ１３をＯＮする。これにより、ａ群超電導コイル１０の蓄積エネルギーは、ａ群保護抵抗１４で消費される。このとき、ａ群超電導コイル１０に流れる電流が減少するため、システム全体の磁束Φが減少し、コイルの減磁を阻む方向に逆起電力が発生する。逆起電力の大きさは、磁束をΦ、ターン数をＮとすると、（Ｎ×ｄΦ／ｄｔ）×（超電導コイルの数）で表される。
【００３０】
この逆起電力に見合う電圧を印加しなければ、急速な減磁が行えない。そこで、システム全体の磁束Φをクエンチ発生前後でほぼ保存するように、ｂ群超電導コイル２０、ｃ群超電導コイル３０およびｄ群超電導コイル４０に流す電流を増加させる。これにより、逆起電力の発生を抑制する。
【００３１】
このように、本実施の形態では、クエンチが発生した場合に、クエンチが発生した超電導マグネットサブシステムの減磁に伴い発生する逆起電力を抑制することができる。このため、それに見合う電圧を印加する必要が無くなる。その結果、超電導コイルおよび電源システムの耐電圧を抑えつつ、急速な減磁が可能となる。このため、クエンチが発生した際の超電導コイルの焼損が抑制される。
【００３２】
また、第１の実施の形態では、１群の超電導マグネットサブシステムでシステム全体の磁束を一定とするように電流を増加しなければならないが、本実施の形態では、３群でシステム全体の磁束を一定とするように電流を増加すればよい。このため、１群あたりの電流の増加量を減らすことができ、直流電源の容量を抑えることができる。
【００３３】
［第３の実施の形態］
図３は、本発明に係る高温超電導マグネットシステムの第３の実施の形態における概念図である。
【００３４】
本実施の形態は、第２の実施の形態に、クエンチ検出器および制御装置を追加したものである。
【００３５】
本実施の形態では、ａ群、ｂ群、ｃ群、ｄ群それぞれの超電導コイルがクエンチしたことを検知するａ群クエンチ検出器１５、ｂ群クエンチ検出器２５、ｃ群クエンチ検出器３５およびｄ群クエンチ検出器４５が設けられている。また、これらのクエンチ検出器１５，２５，３５，４５と接続された制御装置５０が設けられている。また、制御装置５０は、ａ群用直流電源１１、ｂ群用直流電源２１、ｃ群用直流電源３１およびｄ群用直流電源４１に接続されていて、クエンチ検出器１５，２５，３５，４５から伝達されるクエンチ検出信号に基づいて、各超電導マグネットサブシステムの電源を制御する。
【００３６】
通常は、ａ群電源スイッチ１２、ｂ群電源スイッチ２２、ｃ群電源スイッチ３２およびｄ群電源スイッチ４２をＯＮし、ａ群用直流電源１１とｂ群用直流電源２１、ｃ群用直流電源３１およびｄ群用直流電源４１により、超電導コイルを励磁する。
【００３７】
次に、超電導コイルがクエンチした場合の動作について説明する。
【００３８】
たとえば、ａ群超電導マグネットサブシステムの一つあるいは複数のａ群超電導コイル１０がクエンチした場合、ａ群電源スイッチ１２をＯＦＦし、ａ群抵抗スイッチ１３をＯＮする。これにより、ａ群超電導コイル１０の蓄積エネルギーは、ａ群保護抵抗１４で消費される。このとき、ａ群超電導コイル１０に流れる電流が減少するため、鉄心６０を通過する磁束が減少し、コイルの減磁を阻む方向に逆起電力が発生する。逆起電力の大きさは、磁束をΦ、ターン数をＮとすると、（Ｎ×ｄΦ／ｄｔ）×（超電導コイルの数）で表される。
【００３９】
この逆起電力に見合う電圧を印加しなければ、急速な減磁が行えない。そこで、ａ群クエンチ検出器１５からのクエンチ検出信号を受けた制御装置５０は、ｂ群用直流電源２１、ｃ群用直流電源３１およびｄ群用直流電源４１へ、ｂ群超電導コイル２０、ｃ群超電導コイル３０およびｄ群超電導コイル４０に流す電流を増加するように制御信号を出力する。その結果、システム全体の磁束Φをクエンチ発生前後でほぼ保存するように、ｂ群超電導コイル２０、ｃ群超電導コイル３０およびｄ群超電導コイル４０に流す電流が増加する。これにより、逆起電力の発生を抑制する。
【００４０】
このように、本実施の形態では、クエンチが発生した場合に、クエンチが発生した超電導マグネットサブシステムの減磁に伴い発生する逆起電力を抑制することができる。このため、それに見合う電圧を印加する必要が無くなる。その結果、超電導コイルおよび電源システムの耐電圧を抑えつつ、急速な減磁が可能となる。このため、クエンチが発生した際の超電導コイルの焼損が抑制される。
【００４１】
また、第１および第２の実施の形態では、クエンチ検出器を設けていないため、超電導コイルの温度上昇など、明らかにクエンチが発生した事象を確認した後でなければ保護動作に移れない。しかし、本実施の形態の場合には、クエンチ検出器で超電導コイルの電圧などの状態信号から、クエンチの前駆現象を確認した時点で保護動作に移れるため、より安全に保護動作を行うことが可能である。
【００４２】
また、１以上の超電導マグネットサブシステムに属する超電導コイルの負荷率を、他の超電導マグネットサブシステムに属する高温超電導コイルの負荷率よりも低くしてもよい。超電導コイルの負荷率を低くする方法としては、超電導コイルの導体自身の臨界電流値を大きくしておく方法や、超電導コイル自身の通電電流値を小さくしておく方法がある。
【００４３】
たとえば、ａ群電源スイッチ１２、ｂ群電源スイッチ２２、ｃ群電源スイッチ３２およびｄ群電源スイッチ４２をＯＮし、ａ群用直流電源１１とｂ群用直流電源２１、ｃ群用直流電源３１およびｄ群用直流電源４１によって、ｂ群超電導コイル２０、ｃ群超電導コイル３０、ｄ群超電導コイル４０に流れる電流を４／３×Ｉ、ａ群超電導コイル１０に流れる電流をＩとする。つまり、ａ群超電導コイル１０の通常時の負荷率を、他の超電導マグネットサブシステムに属する高温超電導コイルの負荷率よりも低くしておく。このとき、クエンチ前に超電導マグネットシステムに発生している磁束Φは、各群の超電導マグネットサブシステムに属する超電導コイルのターン数を等しくＮ、超電導マグネットシステム全体の磁気抵抗をＲとすると、ＲΦ＝ΣＮＩ＝Ｎ×（Ｉ＋３×４／３×Ｉ）＝５ＮＩとなる。
【００４４】
ここで、ｄ群でクエンチが発生したと仮定すると、ｄ群電源スイッチ４２をＯＦＦし、ｄ群抵抗スイッチ４３をＯＮし、ｄ群超電導コイル４０の蓄積エネルギーをｄ群保護抵抗４４で消費させる。これにより、ｄ群の超電導コイルに流れる電流はゼロとなる。このとき、超電導マグネットシステムに発生している磁束Φ’は、ＲΦ’＝Ｎ×（Ｉ＋２×４／３×Ｉ）＝１１／３×ＮＩとなり、クエンチ前のΦ＝５ＮＩ／Ｒと比較すると、Φ―Φ’＝４／３×ＮＩ／Ｒ減少することになる。
【００４５】
この磁束の減少分をａ群、ｂ群、ｃ群の超電導コイルの増磁によりまかなうことになる。そこで、ａ群の電流増加分をたとえばＩとし、ｂ群、ｃ群の電流増加分をたとえば１／６×Ｉとする。このようにａ群の電流増加分を、他の群よりも大きくする。
【００４６】
通常時に各群を同様の励磁としていた場合、クエンチ時の超電導マグネットシステムの磁束をクエンチ前の磁束とほぼ一致させるためには、クエンチが発生した群以外の励磁は、クエンチ前の励磁よりも必ず増加させる必要がある。また、その増加量は、概ね等しくさせる必要がある。
【００４７】
超電導コイルは、自身に流れる電流が増加すると、クエンチする可能性が増す。したがって、クエンチが発生したことにより、クエンチが発生した群以外の超電導コイルを増磁させると、クエンチが発生した群の超電導コイルと同様に、最初にクエンチが発生した群以外の超電導コイルまでクエンチするおそれがある。このため、超電導コイルがクエンチしないように、すべての群の超電導コイルについて、システムに組み込む前に超電導コイルを過励磁して、クエンチを繰り返すクエンチトレーニングを行うことがある。
【００４８】
しかし、通常時のある群の励磁を弱めておくと、ある群の超電導コイルでクエンチが発生した後にクエンチが発生していない群の超電導コイルに流れる電流が、励磁を弱めておいた群以外ではクエンチ前からさほど変化せず、励磁を弱めていた群のみ大きくなる。したがって、予め励磁を弱めておく群の超電導コイルのみ、システムに組み込む前のクエンチトレーニングを十分に行えばよい。よって、クエンチトレーニングの簡略化が図れるとともに、最初にクエンチが発生した群以外の超電導コイルでクエンチが発生するおそれを軽減することができる。
【００４９】
また、通常時に、いずれか一つの超電導マグネットサブシステムの高温超電導コイルを無励磁状態としておいてもよい。
【００５０】
たとえば、ａ群電源スイッチ１２、ｂ群電源スイッチ２２、ｃ群電源スイッチ３２及びｄ群電源スイッチ４２をＯＮし、ａ群用直流電源１１とｂ群用直流電源２１、ｃ群用直流電源３１およびｄ群用直流電源４１により、ｂ群超電導コイル２０、ｃ群超電導コイル３０、ｄ群超電導コイル４０に流れる電流をＩ、ａ群超電導コイル１０に流れる電流をゼロとする。つまり、ａ群超電導コイル１０の通常時の負荷率をゼロとしておく。このとき、クエンチ前に超電導マグネットシステムに発生している磁束Φは、各群の超電導マグネットサブシステムに属する超電導コイルのターン数を等しくＮ、超電導マグネットシステム全体の磁気抵抗をＲとすると、ＲΦ＝ΣＮＩ＝３×ＮＩ＝３ＮＩとなる。
【００５１】
ここで、ｄ群でクエンチが発生したと仮定すると、ｄ群電源スイッチ４２をＯＦＦし、ｄ群抵抗スイッチ４３をＯＮし、ｄ群超電導コイル４０の蓄積エネルギーをｄ群保護抵抗４４で消費させる。これにより、ｄ群の超電導コイルに流れる電流はゼロとなる。このとき、超電導マグネットシステムに発生している磁束Φ’は、ＲΦ’＝２×ＮＩ＝２ＮＩとなり、クエンチ前のΦ＝３ＮＩ／Ｒと比較すると、Φ―Φ’＝ＮＩ／Ｒ減少することになる。ここで、この磁束の減少分をａ群超電導コイルの増磁によりまかなうため、ａ群超電導コイルに流す電流のみ、ゼロからＩへ増加することで、ＮＩ／Ｒの増磁が得られる。
【００５２】
このように、予めある群の励磁をゼロとしておき、クエンチが起きた群の分の励磁を予め励磁をゼロとしていた群でまかなうことにより、クエンチ後に各群の超電導コイルに流れる電流は、クエンチが起きた群を除き、定格電流と同じになる。したがって、クエンチ発生後においても、各群の超電導コイルに流れる電流は定格を超えないため、定格レベルまでのクエンチトレーニングで済み、クエンチトレーニングの簡略化が図れる。
【００５３】
［他の実施の形態］
上述の各実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る高温超電導マグネットシステムの第１の実施の形態における概念図である。
【図２】本発明に係る高温超電導マグネットシステムの第２の実施の形態における概念図である。
【図３】本発明に係る高温超電導マグネットシステムの第３の実施の形態における概念図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ａ群超電導コイル、１１…ａ群用直流電源、１２…ａ群電源スイッチ、１３…ａ群抵抗スイッチ、１４…ａ群保護抵抗、１５…ａ群クエンチ検出器、２０…ｂ群超電導コイル、２１…ｂ群用直流電源、２２…ｂ群電源スイッチ、２３…ｂ群抵抗スイッチ、２４…ｂ群保護抵抗、２５…ｂ群クエンチ検出器、３０…ｃ群超電導コイル、３１…ｃ群用直流電源、３２…ｃ群電源スイッチ、３３…ｃ群抵抗スイッチ、３４…ｃ群保護抵抗、３５…ｃ群クエンチ検出器、４０…ｄ群超電導コイル、４１…ｄ群用直流電源、４２…ｄ群電源スイッチ、４３…ｄ群抵抗スイッチ、４４…ｄ群保護抵抗、４５…ｄ群クエンチ検出器、５０…制御装置、６０…鉄心
【図１】
2010016287.tif 000003
【図２】
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【図３】
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