(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超電導線材を束ねて並列導体とし、該並列導体をコイル状に巻いた超電導コイルであって、
前記並列導体の超電導線材間の接続部が少なくとも２つ以上あり、
前記並列導体の超電導線材と前記接続部とを介してループを形成し、前記並列導体の超電導線材の中間点に接続され、クエンチ発生時に前記ループに電流を供給する電流供給源が接続されている
ことを特徴とする超電導コイル。
【請求項２】
前記電流供給源は、
前記ループを形成するように前記並列導体の超電導線材間に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサを充電するための電源装置と、
前記コンデンサを充電するための接続と、前記ループ内に電流を供給するように前記コンデンサを放電させるための接続とを、切り替え可能なスイッチと、を備えて構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル。
【請求項３】
前記電流供給源は、
前記ループを形成するように前記並列導体の超電導線材間に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサを充電するための交流電源装置と、を備えて構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル。
【請求項４】
前記コンデンサは、
ケミカルコンデンサもしくは電気二重層コンデンサである
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の超電導コイル。
【請求項５】
前記コンデンサと前記並列導体の超電導線材とが、前記スイッチを介して、超電導線材で接続されている
ことを特徴とする請求項２に記載の超電導コイル。
【請求項６】
前記コンデンサと前記並列導体の超電導線材とが、他の超電導線材で接続されている
ことを特徴とする請求項３に記載の超電導コイル。
【請求項７】
前記超電導線材は、
二ホウ化マグネシウム、ビスマスを含む酸化物またはイットリウムを含む酸化物である
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル。
【請求項８】
請求項１に記載された超電導コイルと、
該超電導コイルに接続された永久電流スイッチと、
前記超電導コイルに発生したクエンチを検出するクエンチ検出器と、を備える
ことを特徴とする超電導マグネット。
【請求項９】
冷凍機と、
前記冷凍機、前記超電導コイルおよび前記永久電流スイッチと熱的に接続され、真空空間内の前記超電導コイルおよび前記永久電流スイッチを冷却する固体熱伝導材と、を更に備える
ことを特徴とする請求項８に記載の超電導マグネット。
【請求項１０】
請求項２に記載された超電導コイルと、
該超電導コイルに接続された永久電流スイッチと、
前記超電導コイルに発生したクエンチを検出するクエンチ検出器と、
を備える超電導マグネットの運転方法であって、
定常時に前記コンデンサを充電しておき、
クエンチ検出時に前記コンデンサを放電して放電電流を前記超電導コイルに供給する
ことを特徴とする超電導マグネットの運転方法。
【請求項１１】
請求項３に記載された超電導コイルと、
該超電導コイルに接続された永久電流スイッチと、
前記超電導コイルに発生したクエンチを検出するクエンチ検出器と、
を備える超電導マグネットの運転方法であって、
クエンチ検出時に前記交流電源装置をＯＮにする
ことを特徴とする超電導マグネットの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導コイル、超電導マグネットおよびその運転方法に関するもので、特に永久電流モードで運転する超電導マグネットの備える超電導コイルのクエンチ保護に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging：磁気共鳴画像）装置、ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance：核磁気共鳴）装置等で用いられる超電導マグネットは、一般に高磁場を必要とするため、超電導マグネットが備える超電導コイルに蓄積される磁気エネルギ（ＬＩ２／２（Ｌ：インダクタンス、Ｉ：運転電流））は大きくなる。
そのため、超電導コイルにおいて、超電導状態から常電導状態に転移する、いわゆるクエンチが発生した時に、局所的なジュール発熱によって超電導コイルが焼損することを防止するための保護技術が必要となる。
【０００３】
クエンチ保護に関する従来技術としては、超電導コイルと並列に保護抵抗を接続して、保護抵抗においてエネルギを消費させる方法が知られている。
この方法は、電源から超電導コイルへ電流を供給する「電源駆動モード」で運転する場合は、電源を遮断することで強制的に保護抵抗に電流を流すことができるため、クエンチ保護として効果的である。
しかし、超電導コイルと永久電流スイッチからなる閉回路に電流を流し続ける「永久電流モード」では、強制的に回路を遮断することはできない。クエンチ時に発生した抵抗によって、保護抵抗に分流するのみである（例えば、特許文献１第７図参照）。
したがって、クエンチ時の発生抵抗を大きくすること、すなわちクエンチ発生時に、クエンチ領域（常電導領域）をすばやくコイル全体に拡大させることが重要となる。
【０００４】
また、クエンチ保護に関しては、これまでに様々な方法が開発されている。
特許文献１には、超電導コイルと並列に、保護抵抗に代えてダイオードを接続し、そのスイッチング電圧を利用して、励消磁のときに保護回路に流れる電流を抑制する保護方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、複数の超電導コイルが直列に接続されている場合において、ダイオードおよびヒータで保護回路を構成し、クエンチが発生すると、その電位差によってヒータに電流が流れ、すべての超電導コイルのクエンチを誘発する保護方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−７４３０８号公報
【特許文献２】特開２００７−２３４６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術により、ニオブチタン（ＮｂＴｉ）などの低温超電導線材を用いた超電導マグネット（超電導コイル）に関するクエンチ保護技術は確立されている。
これに対し、二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ2 ）などの高温超電導線材を用いた超電導マグネット（超電導コイル）の場合、低温超電導線材の場合よりも、クエンチ保護は格段に難しくなる。
【０００８】
その一方で、高温超電導体は臨界温度が高いため、運転温度と臨界温度の差を大きくすることが可能であり、さらに温度が高いほど比熱が大きいため、クエンチが起こりにくいというメリットがある。
しかし、停電、冷凍機の故障等により、超電導コイルにクエンチが発生した場合、前述したメリットが逆にデメリットとなる。
【０００９】
即ち、運転温度と臨界温度との差が大きく、比熱が大きいためクエンチが起こりにくいということは、局所的にクエンチが発生したときに、運転温度と臨界温度との差が大きく、比熱が大きいためクエンチが拡大しにくいということである。クエンチの発生範囲が狭いと、超電導コイルのエネルギが局所的に消費されるため、クエンチが発生した一部分の温度が急激に上昇し、瞬時に焼損する温度を超えてしまうおそれがある。
【００１０】
また、特許文献２にあるように、ヒータで加熱してクエンチ拡大を加速させるという方法を用いたとしても、クエンチ検出・ヒータ加熱・温度上昇に要する時間を考慮すると、十分にクエンチを拡大させる前に焼損するおそれがある。特に、高温超電導体では、低温超電導体と比較して、運転温度と臨界温度との差が大きく、比熱が大きいため、超電導コイルを運転温度から臨界温度以上に温度上昇させるのに要する時間が多くなり、その間に超電導コイルが焼損するおそれは高くなる。
【００１１】
そこで、本発明は、永久電流モードで運転中の超電導マグネットにおいて、クエンチが発生した場合に、局所的な温度上昇による焼損を防ぐことが可能な超電導コイル、超電導マグネットおよびその運転方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を解決するために、本発明に係る超電導コイルは、複数の超電導線材を束ねて並列導体とし、該並列導体をコイル状に巻いた超電導コイルであって、前記並列導体の超電導線材間の接続部が少なくとも２つ以上あり、前記並列導体の超電導線材と前記接続部とを介してループを形成し、前記並列導体の超電導線材の中間点に接続され、クエンチ発生時に前記ループに電流を供給する電流供給源が接続されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る超電導マグネットは、前記超電導コイルと、該超電導コイルに接続された永久電流スイッチと、前記超電導コイルに発生したクエンチを検出するクエンチ検出器と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る超電導マグネットの運転方法は、前記超電導コイルと、該超電導コイルに接続された永久電流スイッチと、前記超電導コイルに発生したクエンチを検出するクエンチ検出器と、を備える超電導マグネットの運転方法であって、定常時に前記コンデンサを充電しておき、クエンチ検出時に前記コンデンサを放電して放電電流を前記超電導コイルに供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、永久電流モードで運転中の超電導マグネットにおいて、クエンチが発生した場合に、局所的な温度上昇による焼損を防ぐことが可能な超電導コイル、超電導マグネットおよびその運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る超電導マグネットの断面模式図である。
【図２】第１実施形態に係る超電導マグネットの等価回路である。
【図３】保護対象とする超電導コイルの断面模式図である。
【図４】第１実施形態に係る超電導マグネットの保護回路である。
【図５】第１実施形態に係る超電導マグネットのコンデンサ放電時の電流変化を示すグラフである。
【図６】第２実施形態に係る超電導マグネットの等価回路である。
【図７】第２実施形態に係る超電導マグネットの保護回路である。
【図８】第２実施形態に係る超電導マグネットのコンデンサ放電時の電流変化を示すグラフである。
【図９】第３実施形態に係る超電導マグネットの等価回路である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１８】
＜超電導マグネット＞
図１は、本実施形態に係る超電導マグネットの断面模式図である。
超電導マグネット１０は、永久電流スイッチ１と、超電導コイル２と、クエンチ検出器３と、電流リード１１と、支持板１２と、冷却容器１３と、冷凍機１４とを備えている。
【００１９】
永久電流スイッチ１は、超電導コイル２と並列に配置されている。電流リード１１は、超電導コイル２と冷却容器１３の外部に設けられた外部電源（図示せず）とを接続する。
ここで、超電導マグネット１０の運転状態には、「電源駆動モード」と「永久電流モード」とがある。「電源駆動モード」とは、永久電流スイッチ１が常電導状態となり、外部電源（図示せず）から電流リード１１を介して、超電導コイル２に電流が供給される超電導マグネット１０の運転状態である。また、「永久電流モード」とは、永久電流スイッチ１が超電導状態となり、永久電流スイッチ１と超電導コイル２から構成される閉回路に永久電流が流れ続ける超電導マグネット１０の運転状態である。
【００２０】
超電導コイル２は、巻き枠に超電導線材をコイル状に巻いたものであり、超電導コイル２の詳細については、図２等を用いて後述する。
【００２１】
クエンチ検出器３は、超電導コイル２にクエンチが発生した初期段階に、超電導コイル２に発生する電圧を検出することにより、クエンチの発生を初期段階に検出するものである。具体的には、超電導コイル２と並列に接続された抵抗とのブリッジ電圧を検出することにより、超電導コイル２のクエンチ（電圧）を検出する。
なお、クエンチ検出器３のクエンチ検出方法はこの方法に限られるものではなく、他のクエンチ検出方法を用いたクエンチ検出器であってもよい。
【００２２】
永久電流スイッチ１と超電導コイル２は、支持板１２に支持されており、熱伝導によって冷却される。
また、永久電流スイッチ１、超電導コイル２、クエンチ検出器３、および支持板１２は、冷却容器１３に収容されている。
冷凍機１４は、冷却容器１３内の支持板１２を冷却することにより、支持板１２に支持された永久電流スイッチ１および超電導コイル２を冷却する。
【００２３】
なお、本実施形態に係る超電導マグネット１０は、永久電流スイッチ１および超電導コイル２を、支持板１２を介して、冷凍機１４により冷却する伝導冷却型の超電導マグネットとして説明したが、超電導コイル２および永久電流スイッチ１を冷媒により冷却する浸漬冷却型の超電導マグネットとしてもよい。
ただし、後述するように、本実施形態に係る超電導マグネット１０は、クエンチ発生時に超電導コイル２のクエンチ領域を強制的に拡大して、超電導コイル２の焼損を防止し、クエンチ保護を行うものである。このため、できるだけ広い範囲を常電導状態にする必要があるが、浸漬冷却型の超電導マグネットの場合、超電導コイル２が冷媒で囲まれているため、瞬間的に強制クエンチさせても、すぐに超電導状態に戻ってしまうおそれがある。伝導冷却型の場合、超電導コイル２の周囲は真空断熱であり、支持板１２からの熱伝導による冷却のみであるため、一旦常電導状態にすれば、すぐに超電導状態に戻ることはない。
したがって、本実施形態に係る超電導マグネット１０は、伝導冷却型の超電導マグネットであることが好適である。
【００２４】
＜超電導コイルのクエンチ保護＞
前述のように、超電導コイルのクエンチ保護に関して、クエンチ発生箇所からの伝熱および／またはヒータ加熱により、超電導線材を「臨界温度」以上に加熱し、クエンチ領域を拡大させる方法は、特に高温超電導線材を用いた超電導マグネット（超電導コイル）においては格段に難しくなる。本実施形態に係る超電導コイル２（超電導マグネット１０）では、クエンチ領域を拡大させる方法として、クエンチ発生時に「臨界電流」を超える電流を流すことにより、クエンチを拡大させる方法を用いる。以下、第１実施形態から第３実施形態に係る超電導マグネットを用いて、更に説明する。
【００２５】
≪第１実施形態≫
第１実施形態に係る超電導マグネット１０Ａ（１０）および超電導コイル２Ａ（２）について図２を用いて説明する。なお、第１実施形態は、コンデンサ２４の放電によって超電導線材２１，２２に電流を供給するものである。
図２は、第１実施形態に係る超電導マグネットの等価回路である。
２本の超電導線材２１，２２を束ねて並列導体２３として、巻き枠上にコイル状に共巻きし、超電導コイル２Ａを構成する。超電導コイル２Ａの両端は、永久電流スイッチ１およびクエンチ検出器３と接続されている。
【００２６】
また、超電導コイル２Ａは、コンデンサ２４と、コンデンサ２４を充電するための直流電源２５と、コンデンサ２４の充電・放電を切り替えるためのスイッチ２６とを有する保護回路を備えている。
コンデンサ２４は、超電導コイル２Ａの並列導体２３（超電導線材２１，２２）間をブリッジするように、少なくとも１箇所以上接続されている。なお、コンデンサ２４と並列導体２３（超電導線材２１，２２）とを接続する接続線は、超電導線材とを用いる。
スイッチ２６は、サイリスタ等で構成され、クエンチ検出器３の検出信号に基づいて接点を切り替える。
【００２７】
次に、保護回路の動作について説明する。
まず、超電導コイル２Ａを励磁する前に、スイッチ２６はコンデンサ２４と直流電源２５とが接続するように接点を切り替えて、コンデンサ２４を予め充電する。
定常時（永久電流モード運転時）は、永久電流スイッチ１と超電導コイル２で構成される閉回路に永久電流が流れ続け、コンデンサ２４には電流（永久電流）は流れない。ただし、漏れ電流による損失を考慮してコンデンサ２４を適宜充電する必要がある。
クエンチ発生時には、クエンチ検出器３がクエンチを検出すると、スイッチ２６の接点を切り替えてコンデンサ２４と超電導コイル２の並列導体２３（超電導線材２１，２２）とを接続し、コンデンサ２４を放電することで、インダクタンスの小さいループが形成され、高速に大電流を超電導線材２１，２２に供給する。
【００２８】
（保護回路の構成と動作時の電流変化）
次に、図３に示す超電導コイル２を保護対象としたときについて、保護回路の構成と動作時の電流変化を計算する。
図３は、保護対象とする超電導コイルの断面模式図である。
保護対象とする超電導コイル２は、巻線部の中心半径：８００ｍｍ、巻数：２０列×５０層＝１０００ターン、インダクタンス：３．３Ｈ、運転電流：８００Ａとする。また、超電導線材（２１，２２）は、断面形状が円であり、線径：２ｍｍとする。この超電導コイル２は、２本の超電導線材（２１，２２）からなる並列導体で巻線されている。
なお、臨界電流を超え、超電導線材（２１，２２）が超電導状態から常電導状態となるのに必要な電流量を１０００Ａとして説明する。
【００２９】
２本（一対）の超電導線材（２１，２２）からなる並列導体２３に往復電流が流れる場合のインダクタンスは、導体の内部インダクタンスＬｉおよび外部インダクタンスＬｅの和として、式(１)で与えられる。
【００３０】
【数１】
0005222324.tif 000002
【００３１】
ここで、μ０：真空の透磁率＝４π×１０−７［Ｈ／ｍ］、ｄ：導体の中心間距離＝２．０［ｍｍ］、ａ：導体の半径＝０．６［ｍｍ］、ｌ：導体の長さである。これより、単位長さ当たりのインダクタンスは４．４×１０−７［Ｈ／ｍ］となる。
【００３２】
図３に示す超電導コイル２において、巻線全長を２分割するようにコンデンサ２４でブリッジする。このときの回路を図４に示す。
図４は、第１実施形態に係る超電導マグネットの保護回路である。この図４では、図２には示していないコンデンサ２４の内部抵抗（Ｒｃ）を示している。
ここで、Ｌ：超電導コイル２のインダクタンス、Ｖ：充電完了時の電圧、Ｃ：コンデンサ２４の容量、Ｒｃ：コンデンサ２４の内部抵抗である。
図４に示す回路においてコンデンサ２４を充電し、十分に時間が経った後、スイッチ２６の接点を切り替え、コンデンサ２４とコイル（超電導コイル２）を接続したときの電流ＩＬを計算すると式（２）となる。
【００３３】
【数２】
0005222324.tif 000003
【００３４】
ただし、βは式（３）となる。
【００３５】
【数３】
0005222324.tif 000004
【００３６】
ここで、前述した超電導コイル２の仕様より、Ｌ＝５．５×１０−４［Ｈ］である。
コイルにピーク値１０００Ａを供給するとして、Ｃ＝１．０［Ｆ］、Ｒｃ＝１［ｍΩ］、Ｖ＝５０［Ｖ］とすると、ＩＬの時間変化は図５のようになる。
図５は、第１実施形態に係る超電導マグネットのコンデンサ放電時の電流変化を示すグラフである。
本構成により、高速に(約４０ｍｓｅｃ)１０００Ａの大電流を供給可能であることがわかる。
【００３７】
ここで、コンデンサ２４の充電用に必要となる直流電源２５は、電圧源、電流源のどちらでも良いが、充電時の効率を考えると電流源の方が望ましい。前述の計算例では、コンデンサ２４の電気量Ｑ＝ＣＶ＝５０［Ｃ］であり、１Ａの出力では充電時間は５０［ｓｅｃ］となる。直流電源の出力電流が大きければ、それだけ充電時間を短縮することができる。
【００３８】
また、並列導体間をブリッジするコンデンサとして、大容量のコンデンサが必要となる。コンデンサとしては、ケミカルコンデンサや電気二重層コンデンサを用いることができる。
ケミカルコンデンサは、最大数ｍＦの容量であり、１０００Ａの電流を得るためには、数百Ｖ以上の高電圧が必要となる。
そこで、ケミカルコンデンサよりも大容量（〜数千Ｆ）である電気二重層コンデンサの使用がより望ましい。ただし、電気二重層コンデンサの耐電圧が数Ｖ程度であるため、直列に複数接続して使用することが好ましい。
【００３９】
（効果）
クエンチ発生時に臨界電流を超える電流を流すことにより、クエンチ領域を拡大させることができるが、高磁場を発生させる超電導コイル２は、インダクタンスが大きいため、通常は高速に電流を変化させることは困難である。
これに対し、第１実施形態に係る超電導マグネット１０Ａ（超電導コイル２Ａ）によれば、速やかに臨界電流を超える電流を超電導コイル２Ａに供給することができ、クエンチ領域を超電導コイル２Ａ全体に拡大させ、局所的な温度上昇による焼損を防ぐことができる。特に、あらかじめ定常時（クエンチ発生前）にコンデンサ２４に充電しておき、クエンチ発生時にスイッチ２６を切り替えてコンデンサ２４を放電することにより、小容量の電源２５を用いても、高速に臨界電流を超える電流を供給することができる。なお、コンデンサ２４には、容量の大きいケミカルコンデンサまたは電気二重層コンデンサを用いることが好適である。
また、超電導コイル２Ａに巻き線する超電導線材として、二ホウ化マグネシウム、ビスマスを含む酸化物、イットリウムを含む酸化物等の高温超電導体で構成された高温超電導線材を用いても、クエンチ領域を超電導コイル２Ａ全体に拡大させ、局所的な温度上昇による焼損を防ぐことができる。
【００４０】
≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係る超電導マグネット１０Ｂ（１０）および超電導コイル２Ｂ（２）について説明する。なお、第２実施形態は、インダクタンスＬとコンデンサＣのＬＣ共振回路を利用して、超電導線材２１，２２に電流を供給するものである。
【００４１】
図６は、第２実施形態に係る超電導マグネットの等価回路である。
２本の超電導線材２１，２２を束ねて並列導体２３として、巻き枠上にコイル状に共巻きし、超電導コイル２Ｂを構成する。
超電導コイル２Ｂの両端は、永久電流スイッチ１およびクエンチ検出器３と接続されている。
【００４２】
また、超電導コイル２Ｂは、コンデンサ２４と、交流電圧源２７とを有する保護回路を備えている。
コンデンサ２４は、超電導コイル２Ｂの並列導体２３（超電導線材２１，２２）間をブリッジするように、少なくとも１箇所以上接続されている。
交流電圧源２７は、コンデンサ２４と並列に接続されている。
【００４３】
次に、保護回路の動作について説明する。
クエンチ発生時には、クエンチ検出器３がクエンチを検出すると、交流電圧源２７をＯＮにして、交流電圧を印加する。ブリッジした部分の超電導コイル２のインダクタンスＬとコンデンサ２４の静電容量Ｃを適切に設計しておけば、ＬＣ共振回路となり、大電流を供給することが可能となる。
【００４４】
（保護回路の構成と動作時の電流変化）
第１実施形態と同様に、図３に示す超電導コイル２を保護対象とし、ブリッジ間隔を２層分として、図７に示すように単一のループにおける電流変化を計算した。
図７は、第２実施形態に係る超電導マグネットの保護回路である。
ここで、Ｖ：印加する交流電圧の振幅、Ｒ：交流電圧源２７の内部抵抗である。
共振時（周波数：１/２π(LC)0.5）にＬを流れる電流ＩＬは式（４）で表され、電流のピーク値が飽和するまでの時定数は２ＲＣとなる。
【００４５】
【数４】
0005222324.tif 000005
【００４６】
この回路において、Ｖ＝１００［Ｖ］、Ｒ＝１．０［Ω］の電圧源を用いて、１０００Ａの電流を供給する場合について検討する。
まずインダクタンスの値を、以下のように決定する。２層毎にブリッジする場合、Ｌ＝４．４×１０−５［Ｈ］である。共振時のＩＬのピーク値＝１０００［Ａ］となるキャパシタンスの値は４．４ｍＦであり、このとき共振周波数は３６２Ｈｚとなる。
【００４７】
このときのＬを流れる電流ＩＬおよび交流電圧源２７から流れる電流Ｉｓの時間変化を図８に示す。
図８は、第２実施形態に係る超電導マグネットのコンデンサ放電時の電流変化を示すグラフである。
図８に示すように、高速に（約３０ｍｓｅｃ）、略１０００Ａの大電流を供給可能であることを確認した。なお、このときの交流電圧源２７から流れる電流Ｉｓの最大値は約１００Ａである。
【００４８】
ただし、保護対象のコイルのインダクタンスＬが大きい場合は、それと共振させるために必要な静電容量Ｃも大きくなるため、共振が飽和するまでの時定数（２ＲＣ）が長くなる。交流電圧源２７の内部抵抗Ｒを小さくすれば、時定数を短くすることが可能であるが、その場合共振が成長するまでの過渡状態において、交流電圧源２７から流れる電流Ｉｓが大きくなり、交流電圧源２７の大容量化が必要となる。
【００４９】
（効果）
第２実施形態に係る超電導マグネット１０Ｂ（超電導コイル２Ｂ）によれば、速やかに臨界電流を超える電流を超電導コイル２Ｂに供給することができ、クエンチ領域を超電導コイル２Ｂ全体に拡大させ、局所的な温度上昇による焼損を防ぐことができる。
また、超電導コイル２Ｂに巻き線する超電導線材（２１，２２）として、二ホウ化マグネシウム、ビスマスを含む酸化物、イットリウムを含む酸化物等の高温超電導体で構成された高温超電導線材を用いても、クエンチ領域を超電導コイル２Ｂ全体に拡大させ、局所的な温度上昇による焼損を防ぐことができる。
【００５０】
≪第３実施形態≫
次に、第３実施形態に係る超電導マグネット１０Ｃ（１０）および超電導コイル２Ｃ（２）について説明する。
図９は、第３実施形態に係る超電導マグネットの等価回路である。
【００５１】
２本の超電導線材２１，２２を束ねて並列導体２３として、巻き枠上にコイル状に共巻きし、超電導コイル２Ｃを構成する。
超電導コイル２Ｃの両端は、永久電流スイッチ１およびクエンチ検出器３と接続されている。
また、超電導コイル２Ｃは、電流源２８からなる保護回路を備えている。
電流源２８は、クエンチ検出器３の検出信号に基づいて電流を供給する。なお、電流源２８は大電流を高速に供給するために、大型の電源を用いる。
【００５２】
（効果）
第３実施形態に係る超電導マグネット１０Ｃ（超電導コイル２Ｃ）によれば、速やかに臨界電流を超える電流を超電導コイル２Ｃに供給することができ、クエンチ領域を超電導コイル２Ｃ全体に拡大させ、局所的な温度上昇による焼損を防ぐことができる。
また、超電導コイル２Ｃに巻き線する超電導線材として、二ホウ化マグネシウム、ビスマスを含む酸化物、イットリウムを含む酸化物等の高温超電導体で構成された高温超電導線材を用いても、クエンチ領域を超電導コイル２Ｃ全体に拡大させ、局所的な温度上昇による焼損を防ぐことができる。
【００５３】
≪まとめ≫
以上、第１実施形態から第３実施形態に係る超電導マグネットおよび超電導コイルについて説明したが、直流電源２５、交流電圧源２７、電流源２８を比較すると、手頃な電源でも高速に大電流を供給することができる第１実施形態が最良の構成である。
なお、本実施形態に係る超電導マグネットおよび超電導コイルは、上記第１実施形態から第３実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態の構成においては、並列導体を構成する超電導線材の本数について、いずれも２本としているが、往復電流が流れるならばそれ以上であってもよい。ただし、巻き線時の製作性を考慮すると、少ない方が製作は容易となり、２本が好適である。
また、超電導コイルに巻き線する超電導線材としては、高温超電導線材に限られるものではなく、低温超電導線材を用いた低温超電導マグネットおよび低温超電導コイルに対しても適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１    永久電流スイッチ
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ    超電導コイル
３    クエンチ検出器
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  超電導マグネット
１１  電流リード
１２  支持板
１３  冷却容器
１４  冷凍機
２１、２２  超電導線材
２３  並列導体
２４  コンデンサ
２５  直流電源
２６  スイッチ
２７  交流電圧源（交流電源）
２８  電流源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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