JP2023156649A - superconducting device - Google Patents

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楓 小林
Kaede Kobayashi
正平 高見
Shohei Takami
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Abstract

To provide a superconducting device capable of preventing damage to a diode for protecting a superconducting coil when a quench occurs.SOLUTION: A superconducting device 1 includes a superconducting coil 5 provided in a cryogenic region 9 for maintaining a superconducting state, a diode 6 that is connected to a power supply 4 in parallel with the superconducting coil 5 and bypasses the current flowing to the superconducting coil 5 when quench occurs in the superconducting coil 5, and temperature adjustment portions 7, 8 that adjust the temperature of the diode 6.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、超電導装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to superconducting devices.

一般に、超電導装置は、励磁中の超電導コイルが常電導に転移したときに、超電導コイルを保護するためダイオードを備える。超電導コイルが常電導に転移する現象は、クエンチと呼ばれている。極低温下でのダイオードの順方向電流が急激に上昇するときの電圧、いわゆる順方向電圧Ｖｆは、１０～２０Ｖであり、常温下と比べて非常に高い。従来、この性質を利用し、ダイオードを極低温領域に設置することで、超電導コイルがクエンチした際の保護と励消磁時の抵抗による発熱の抑制とを両立させている。 In general, a superconducting device includes a diode to protect a superconducting coil during excitation when the superconducting coil transitions to normal conductivity. The phenomenon in which a superconducting coil transitions to normal conductivity is called quench. The voltage at which the forward current of the diode rapidly increases at extremely low temperatures, the so-called forward voltage Vf, is 10 to 20 V, which is much higher than that at room temperature. Conventionally, by taking advantage of this property and installing diodes in extremely low temperature regions, it has been possible to both protect the superconducting coil when it is quenched and suppress heat generation due to resistance during excitation and demagnetization.

励磁中は、超電導コイルの励磁電圧をダイオードの順方向電圧Ｖｆより小さく設定することで、超電導コイルに電流が流れる。一方、超電導コイルがクエンチし、超電導コイルの両端の電圧が順方向電圧Ｖｆに達すると、ダイオードに電流が流れるようになり、超電導コイルの電圧が抑制され、超電導コイルが保護される。 During excitation, a current flows through the superconducting coil by setting the excitation voltage of the superconducting coil to be lower than the forward voltage Vf of the diode. On the other hand, when the superconducting coil quenches and the voltage across the superconducting coil reaches the forward voltage Vf, current begins to flow through the diode, suppressing the voltage of the superconducting coil and protecting the superconducting coil.

なお、極低温に冷却されたダイオードは、キャリアが極端に少なく、ダイオードの順方向電流があまり増加しない。また、ダイオードに或る程度の電流が流れると、ダイオード自体の発熱によってキャリアの急激な増加をもたらす。このことに起因して、極低温で順方向電圧Ｖｆが高くなるものと考えられる。 Note that a diode cooled to an extremely low temperature has extremely few carriers, and the forward current of the diode does not increase much. Furthermore, when a certain amount of current flows through the diode, the heat generated by the diode itself causes a rapid increase in carriers. It is considered that this is the reason why the forward voltage Vf increases at extremely low temperatures.

特開昭６０－１３０１０７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-130107

従来の超電導装置は、超電導コイルでクエンチが生じ、ダイオードに電流が流れるときに、順方向電圧Ｖｆが高いことによってダイオードに高負荷が加わってしまい、ダイオードが損傷してしまう虞がある。 In conventional superconducting devices, when quench occurs in the superconducting coil and current flows through the diode, a high forward voltage Vf applies a high load to the diode, which may damage the diode.

本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、クエンチが生じたときに超電導コイルを保護するためのダイオードの損傷を防止することができる超電導装置を提供することを目的とする。 The embodiments of the present invention have been made in consideration of such circumstances, and an object thereof is to provide a superconducting device that can prevent damage to diodes for protecting superconducting coils when quench occurs. shall be.

本発明の実施形態に係る超電導装置は、超電導状態を維持するための極低温領域に設けられた超電導コイルと、前記超電導コイルとともに並列に電源に接続され、前記超電導コイルでクエンチが生じたときに前記超電導コイルに流れる電流を迂回させるダイオードと、前記ダイオードの温度を調整する温度調整部と、を備える。 A superconducting device according to an embodiment of the present invention includes a superconducting coil provided in a cryogenic region for maintaining a superconducting state, and a superconducting coil connected to a power source in parallel with the superconducting coil, and when quenching occurs in the superconducting coil. The superconducting coil includes a diode that detours the current flowing through the superconducting coil, and a temperature adjustment section that adjusts the temperature of the diode.

本発明の実施形態により、クエンチが生じたときに超電導コイルを保護するためのダイオードの損傷を防止することができる超電導装置が提供される。 Embodiments of the present invention provide a superconducting device that can prevent damage to diodes for protecting superconducting coils when a quench occurs.

第１実施形態の超電導装置を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a superconducting device according to a first embodiment. ダイオードの順方向電圧と温度との関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between forward voltage and temperature of a diode. 第２実施形態の超電導装置を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a superconducting device according to a second embodiment. 第３実施形態の超電導装置を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a superconducting device according to a third embodiment. 第４実施形態の超電導装置を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a superconducting device according to a fourth embodiment.

（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら、超電導装置の実施形態について詳細に説明する。まず、第１実施形態について図１から図２を用いて説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the superconducting device will be described in detail with reference to the drawings. First, a first embodiment will be described using FIGS. 1 and 2.

図１の符号１は、第１実施形態の超電導装置である。この超電導装置１は、真空容器２とシールド３と電源４と超電導コイル５とダイオード６と断熱部７とヒーター８とを備える。なお、断熱部７とヒーター８が、第１実施形態の温度調整部を構成する。 Reference numeral 1 in FIG. 1 is a superconducting device of the first embodiment. This superconducting device 1 includes a vacuum container 2, a shield 3, a power source 4, a superconducting coil 5, a diode 6, a heat insulating section 7, and a heater 8. Note that the heat insulating section 7 and the heater 8 constitute the temperature adjusting section of the first embodiment.

真空容器２は、内部が真空にされ、外部と断熱するための容器である。この真空容器２の内部にシールド３が収容されている。このシールド３の内部に超電導コイル５が収容されている。 The vacuum container 2 is a container whose inside is evacuated and is insulated from the outside. A shield 3 is housed inside this vacuum container 2. A superconducting coil 5 is housed inside this shield 3.

シールド３は、外部（高温部）からの熱輻射を低減し、その内部に、超電導コイル５の超電導状態を維持するための極低温領域９が設けられている。なお、この極低温領域９には、超電導コイル５とダイオード６とが設けられている。 The shield 3 reduces thermal radiation from the outside (high-temperature part), and has a cryogenic region 9 provided therein for maintaining the superconducting state of the superconducting coil 5. Note that this cryogenic region 9 is provided with a superconducting coil 5 and a diode 6.

電源４は、超電導コイル５に電力を供給する。この電源４は、真空容器２の外部に設けられている。電源４から真空容器２の内部に延びる電力線１１は、高温超電導リード１２を介して極低温領域９まで導かれる。この高温超電導リード１２は、高温超電導体で形成されている。 Power source 4 supplies power to superconducting coil 5 . This power source 4 is provided outside the vacuum container 2. A power line 11 extending from the power source 4 into the interior of the vacuum vessel 2 is guided to the cryogenic region 9 via a high temperature superconducting lead 12. This high temperature superconducting lead 12 is made of a high temperature superconductor.

ダイオード６は、超電導コイル５とともに並列に電源４に接続され、超電導コイル５でクエンチが生じたときに超電導コイル５に流れる電流を迂回させる保護回路である。なお、電源４と超電導コイル５とを接続する電力線１１に対して、ダイオード６の導線１３が接続されている。 The diode 6 is connected to the power supply 4 in parallel with the superconducting coil 5, and is a protection circuit that detours the current flowing through the superconducting coil 5 when a quench occurs in the superconducting coil 5. Note that a conductive wire 13 of the diode 6 is connected to a power line 11 that connects the power source 4 and the superconducting coil 5.

第１実施形態では、極低温領域９から断熱されている断熱部７に、ダイオード６が設けられている。つまり、断熱部７は、極低温領域９からダイオード６を断熱するものである。このようにすれば、超電導コイル５が設けられている極低温領域９からダイオード６が断熱され、ダイオード６を極低温領域９と異なる温度にすることができる。 In the first embodiment, a diode 6 is provided in a heat insulating section 7 that is insulated from a cryogenic region 9 . In other words, the heat insulating section 7 insulates the diode 6 from the cryogenic region 9 . In this way, the diode 6 is insulated from the cryogenic region 9 in which the superconducting coil 5 is provided, and the diode 6 can be brought to a different temperature from the cryogenic region 9.

さらに、断熱部７には、ダイオード６を昇温するヒーター８が設けられている。このようにすれば、ダイオード６の温度が極低温領域９よりも高められる。なお、ヒーター８は、図示しない制御装置により制御されている。この制御装置は、ダイオード６が常に一定の温度になるように、ヒーター８の出力を制御する。 Further, the heat insulating section 7 is provided with a heater 8 that raises the temperature of the diode 6. In this way, the temperature of the diode 6 is raised higher than that of the cryogenic region 9. Note that the heater 8 is controlled by a control device (not shown). This control device controls the output of the heater 8 so that the diode 6 always has a constant temperature.

断熱部７とヒーター８とで構成される温度調整部は、ダイオード６の温度を調整するものである。また、温度調整部は、超電導コイル５にクエンチが生じる前に、予めダイオード６の温度を極低温領域９の温度よりも高くしておくものである。このようにすれば、クエンチが生じたときに即座にダイオード６に電流を流すことができ、超電導コイル５に流れる電流が迂回されるため、超電導コイル５を保護することができる。特に、ヒーター８を制御することにより、ダイオード６の温度調整を行い、順方向電圧Ｖｆを任意に設定することができる。 A temperature adjustment section composed of a heat insulating section 7 and a heater 8 adjusts the temperature of the diode 6. Further, the temperature adjustment section is configured to make the temperature of the diode 6 higher than the temperature of the cryogenic region 9 in advance before the superconducting coil 5 is quenched. In this way, when a quench occurs, current can be immediately passed through the diode 6, and the current flowing through the superconducting coil 5 is bypassed, so the superconducting coil 5 can be protected. In particular, by controlling the heater 8, the temperature of the diode 6 can be adjusted and the forward voltage Vf can be arbitrarily set.

ダイオード６にかかる負荷は、Ｖｆ×Ｉ（順方向電圧×電源電流）で表され、順方向電圧Ｖｆが上昇するほど負荷が高くなる。図２のグラフに示すように、ダイオード６の順方向電圧Ｖｆは、温度特性を持ち、ダイオード６の温度が上がるとキャリア密度が増加し、順方向電圧Ｖｆが低下することが分かっている。 The load applied to the diode 6 is expressed as Vf×I (forward voltage×power supply current), and the load becomes higher as the forward voltage Vf increases. As shown in the graph of FIG. 2, it is known that the forward voltage Vf of the diode 6 has temperature characteristics, and as the temperature of the diode 6 increases, the carrier density increases and the forward voltage Vf decreases.

ダイオード６の温度を上げ、順方向電圧Ｖｆを低下させることで、ダイオード６にかかるピーク負荷を低減させ、ダイオード６の損傷を防止することができる。また、順方向電圧Ｖｆが、超電導コイル５の励磁電圧未満（以下）の場合、励磁不可となるため、超電導コイル５の励磁電圧以上（を超えるよう）に設計する必要がある。そこで、本実施形態では、ダイオード６の温度を調整し、順方向電圧Ｖｆを任意に設定することで、ダイオード６の健全性を確保する。例えば、極低温領域９の温度が４Ｋの場合に、ダイオード６の温度が２０Ｋ以上になるように温度調整が行われる。 By increasing the temperature of the diode 6 and lowering the forward voltage Vf, the peak load applied to the diode 6 can be reduced and damage to the diode 6 can be prevented. Further, if the forward voltage Vf is less than (below) the excitation voltage of the superconducting coil 5, excitation is impossible, so it is necessary to design it to be equal to or greater than the excitation voltage of the superconducting coil 5. Therefore, in this embodiment, the health of the diode 6 is ensured by adjusting the temperature of the diode 6 and arbitrarily setting the forward voltage Vf. For example, when the temperature of the cryogenic region 9 is 4K, temperature adjustment is performed so that the temperature of the diode 6 is 20K or higher.

第１実施形態では、ヒーター８が、ダイオード６の温度を調整し、ダイオード６の順方向電圧Ｖｆを制御するようにしている。そのため、超電導コイル５がクエンチしたときに、その電流がダイオード６を迂回するときのピーク負荷が低減されるようになり、ダイオード６の損傷を防止することができる。 In the first embodiment, the heater 8 adjusts the temperature of the diode 6 and controls the forward voltage Vf of the diode 6. Therefore, when the superconducting coil 5 quenches, the peak load when the current bypasses the diode 6 is reduced, and damage to the diode 6 can be prevented.

導線１３の材質には、ステンレス鋼、銅ニッケル合金、黄銅などの金属、または高温超電導体などが適用される。特に、導線１３を介してダイオード６から極低温領域９に伝わる熱の入熱量が、特定の量以下となるように、導線１３の材質と線材径が設計されている。 As the material of the conducting wire 13, a metal such as stainless steel, copper-nickel alloy, brass, or a high-temperature superconductor is used. In particular, the material and diameter of the conductor 13 are designed so that the amount of heat transmitted from the diode 6 to the cryogenic region 9 via the conductor 13 is below a specific amount.

言い換えると、導線１３を介してダイオード６から極低温領域９に伝わる熱の入熱量を含む極低温領域９全体の入熱量が、超電導コイル５を超電導状態に保つことができる入熱量以下となるように、導線１３の材質と線材径が設計されている。例えば、導線１３を介してダイオード６から極低温領域９に伝わる熱の入熱量が、極低温領域９全体の入熱量の１／１０以下となっている。 In other words, the amount of heat input to the entire cryogenic region 9, including the amount of heat input from the diode 6 to the cryogenic region 9 via the conducting wire 13, is set to be less than the amount of heat that can maintain the superconducting coil 5 in a superconducting state. The material and wire diameter of the conducting wire 13 are designed. For example, the amount of heat input from the diode 6 to the cryogenic region 9 via the conducting wire 13 is 1/10 or less of the heat input to the cryogenic region 9 as a whole.

このようにすれば、導線１３を介してダイオード６から極低温領域９に熱が伝わり難くなり、超電導コイル５を超電導状態に保つことができる。例えば、ダイオード６と断熱部７から超電導コイル５への入熱量が絞られることで、超電導コイル５への熱伝導の影響を抑えながら、ダイオード６の温度を調整することができる。 In this way, it becomes difficult for heat to be transferred from the diode 6 to the cryogenic region 9 via the conductive wire 13, and the superconducting coil 5 can be maintained in a superconducting state. For example, by restricting the amount of heat input from the diode 6 and the heat insulating section 7 to the superconducting coil 5, the temperature of the diode 6 can be adjusted while suppressing the influence of heat conduction to the superconducting coil 5.

また、導線１３が高温超電導体で形成されることで、ダイオード６の温度が高められ、その熱で導線１３の温度が高められていても、導線１３の電気抵抗を抑えることができ、超電導コイル５にクエンチが生じたときに即座にダイオード６に電流を流すことができる。 Furthermore, since the conducting wire 13 is made of a high-temperature superconductor, even if the temperature of the diode 6 is increased and the temperature of the conducting wire 13 is increased by the heat, the electrical resistance of the conducting wire 13 can be suppressed, and the superconducting coil When a quench occurs in the diode 5, current can immediately flow through the diode 6.

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図３を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。 (Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described using FIG. 3. Note that the same components as those shown in the embodiments described above are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted.

第２実施形態の超電導装置１Ａは、真空容器２とシールド３と電源４と超電導コイル５とダイオード６と断熱部７と熱アンカー１４を備える。なお、断熱部７と熱アンカー１４が、第２実施形態の温度調整部を構成する。 A superconducting device 1A of the second embodiment includes a vacuum container 2, a shield 3, a power source 4, a superconducting coil 5, a diode 6, a heat insulating section 7, and a thermal anchor 14. Note that the heat insulating section 7 and the thermal anchor 14 constitute the temperature adjusting section of the second embodiment.

熱アンカー１４は、アルミニウム、銅などの所定の金属で形成された部品である。この熱アンカー１４は、極低温領域９の外部から熱をダイオード６に伝えるものである。なお、熱アンカー１４は、例えば、所定の線材、シート状の部材、フレーム部材などで構成されている。 Thermal anchor 14 is a component made of a predetermined metal such as aluminum or copper. This thermal anchor 14 transmits heat to the diode 6 from outside the cryogenic region 9 . Note that the thermal anchor 14 is made of, for example, a predetermined wire rod, a sheet-like member, a frame member, or the like.

ダイオード６と断熱部７は、極低温領域９に設けられている。ここで、熱アンカー１４の一端が断熱部７に接続され、他端がシールド３に接続されている。そして、シールド３の熱が、熱アンカー１４を介してダイオード６まで伝わる。このようにすれば、極低温領域９の外部から伝導される熱により、ダイオード６の温度を極低温領域９よりも高めることができる。 The diode 6 and the heat insulator 7 are provided in the cryogenic region 9 . Here, one end of the thermal anchor 14 is connected to the heat insulating part 7, and the other end is connected to the shield 3. The heat of the shield 3 is then transmitted to the diode 6 via the thermal anchor 14. In this way, the temperature of the diode 6 can be made higher than that of the cryogenic region 9 by heat conducted from outside the cryogenic region 9 .

第２実施形態では、熱アンカー１４を設けることで、ダイオード６の温度を調整し、順方向電圧Ｖｆを任意に設定することができる。例えば、熱アンカー１４の材質と線材径を調整することで、ダイオード６の温度調整を行い、順方向電圧Ｖｆを任意に設定することができる。そして、ダイオード６のピーク負荷を低減してダイオード６の損傷を防止することができる。 In the second embodiment, by providing the thermal anchor 14, the temperature of the diode 6 can be adjusted and the forward voltage Vf can be arbitrarily set. For example, by adjusting the material and wire diameter of the thermal anchor 14, the temperature of the diode 6 can be adjusted and the forward voltage Vf can be arbitrarily set. Then, the peak load on the diode 6 can be reduced and damage to the diode 6 can be prevented.

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図４を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described using FIG. 4. Note that the same components as those shown in the embodiments described above are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted.

第３実施形態の超電導装置１Ｂは、真空容器２とシールド３と電源４と超電導コイル５とダイオード６とを備える。なお、シールド３が、第３実施形態の温度調整部を構成する。 A superconducting device 1B of the third embodiment includes a vacuum container 2, a shield 3, a power source 4, a superconducting coil 5, and a diode 6. Note that the shield 3 constitutes the temperature adjustment section of the third embodiment.

ダイオード６は、シールド３に設けられている。このようにすれば、ダイオード６が、極低温領域９の外部に設けられることで、ダイオード６の温度を極低温領域９よりも高くすることができる。 A diode 6 is provided on the shield 3. In this way, by providing the diode 6 outside the cryogenic region 9, the temperature of the diode 6 can be made higher than that of the cryogenic region 9.

第３実施形態では、シールド３にダイオード６を設けることで、ダイオード６の温度を高め、順方向電圧Ｖｆを制御することができる。そして、ダイオード６のピーク負荷を低減してダイオード６の損傷を防止することができる。 In the third embodiment, by providing the diode 6 in the shield 3, the temperature of the diode 6 can be increased and the forward voltage Vf can be controlled. Then, the peak load on the diode 6 can be reduced and damage to the diode 6 can be prevented.

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について図５を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。 (Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described using FIG. 5. Note that the same components as those shown in the embodiments described above are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted.

第４実施形態の超電導装置１Ｃは、真空容器２とシールド３と電源４と超電導コイル５とダイオード６と断熱部７とヒーター８とを備える。なお、シールド３と断熱部７とヒーター８が、第４実施形態の温度調整部を構成する。 A superconducting device 1C of the fourth embodiment includes a vacuum container 2, a shield 3, a power source 4, a superconducting coil 5, a diode 6, a heat insulating section 7, and a heater 8. In addition, the shield 3, the heat insulating part 7, and the heater 8 constitute the temperature adjustment part of 4th Embodiment.

ダイオード６と断熱部７とヒーター８は、シールド３に設けられている。断熱部７は、シールド３からダイオード６を断熱する。このようにすれば、ダイオード６をシールド３よりも高い温度にすることができる。 A diode 6, a heat insulator 7, and a heater 8 are provided in the shield 3. The heat insulating section 7 insulates the diode 6 from the shield 3. In this way, the diode 6 can be made to have a higher temperature than the shield 3.

また、ヒーター８は、ダイオード６を昇温する。このようにすれば、シールド３に設けられたダイオード６の温度を高めることができる。 Further, the heater 8 raises the temperature of the diode 6. In this way, the temperature of the diode 6 provided in the shield 3 can be increased.

第４実施形態では、シールド３にダイオード６を設け、さらに断熱部７とヒーター８を設けることで、ダイオード６の温度を高め、順方向電圧Ｖｆを制御することができる。そして、ダイオード６のピーク負荷を低減してダイオード６の損傷を防止することができる。 In the fourth embodiment, by providing the diode 6 in the shield 3, and further providing the heat insulating section 7 and the heater 8, it is possible to increase the temperature of the diode 6 and control the forward voltage Vf. Then, the peak load on the diode 6 can be reduced and damage to the diode 6 can be prevented.

なお、超電導装置１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）が第１実施形態から第４実施形態に基づいて説明されているが、いずれかの実施形態において適用された構成が他の実施形態に適用されても良いし、各実施形態において適用された構成が組み合わされても良い。 Note that although the superconducting device 1 (1A, 1B, 1C) is explained based on the first to fourth embodiments, the configuration applied in any one embodiment is applied to the other embodiments. Alternatively, the configurations applied in each embodiment may be combined.

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、ダイオード６の温度を調整する温度調整部を備えることにより、クエンチが生じたときに超電導コイル５を保護するためのダイオード６の損傷を防止することができる。 According to at least one embodiment described above, by providing the temperature adjustment unit that adjusts the temperature of the diode 6, it is possible to prevent damage to the diode 6 for protecting the superconducting coil 5 when quench occurs. can.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態またはその変形は、発明の範囲と要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, changes, and combinations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments or modifications thereof are within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）…超電導装置、２…真空容器、３…シールド、４…電源、５…超電導コイル、６…ダイオード、７…断熱部、８…ヒーター、９…極低温領域、１１…電力線、１２…高温超電導リード、１３…導線、１４…熱アンカー。 1 (1A, 1B, 1C)...Superconducting device, 2...Vacuum container, 3...Shield, 4...Power source, 5...Superconducting coil, 6...Diode, 7...Insulating section, 8...Heater, 9...Cryogenic region, 11 ...power line, 12...high temperature superconducting lead, 13...conducting wire, 14...thermal anchor.

Claims (10)

超電導状態を維持するための極低温領域に設けられた超電導コイルと、
前記超電導コイルとともに並列に電源に接続され、前記超電導コイルでクエンチが生じたときに前記超電導コイルに流れる電流を迂回させるダイオードと、
前記ダイオードの温度を調整する温度調整部と、
を備える、
超電導装置。 A superconducting coil installed in a cryogenic region to maintain a superconducting state,
a diode that is connected to a power source in parallel with the superconducting coil and bypasses the current flowing through the superconducting coil when quench occurs in the superconducting coil;
a temperature adjustment section that adjusts the temperature of the diode;
Equipped with
Superconducting device. 前記温度調整部は、前記クエンチが生じる前に予め前記ダイオードの温度を前記極低温領域の温度よりも高くしておくものである、
請求項１に記載の超電導装置。 The temperature adjustment unit is configured to make the temperature of the diode higher than the temperature of the cryogenic region in advance before the quench occurs.
The superconducting device according to claim 1. 前記温度調整部の少なくとも１つは、前記極低温領域から前記ダイオードを断熱する断熱部である、
請求項１または請求項２に記載の超電導装置。 At least one of the temperature adjustment parts is a heat insulation part that insulates the diode from the cryogenic region.
A superconducting device according to claim 1 or 2. 前記温度調整部の少なくとも１つは、前記ダイオードを昇温するヒーターである、
請求項１または請求項２に記載の超電導装置。 At least one of the temperature adjustment units is a heater that increases the temperature of the diode.
A superconducting device according to claim 1 or 2. 前記温度調整部の少なくとも１つは、前記極低温領域の外部から熱を前記ダイオードに伝える熱アンカーである、
請求項１または請求項２に記載の超電導装置。 At least one of the temperature adjustment units is a thermal anchor that transfers heat to the diode from outside the cryogenic region.
A superconducting device according to claim 1 or 2. 前記電源と前記超電導コイルとを接続する電力線に対して、前記ダイオードの導線が接続されており、
前記導線を介して前記ダイオードから前記極低温領域に伝わる熱の入熱量が、特定の量以下となるように、前記導線の材質と線材径が設計されている、
請求項１または請求項２に記載の超電導装置。 A conducting wire of the diode is connected to a power line connecting the power source and the superconducting coil,
The material and wire diameter of the conductive wire are designed so that the amount of heat transmitted from the diode to the cryogenic region via the conductive wire is a specific amount or less.
A superconducting device according to claim 1 or 2. 前記導線は、高温超電導体で形成されている、
請求項６に記載の超電導装置。 The conductive wire is formed of a high temperature superconductor.
The superconducting device according to claim 6. 前記温度調整部の少なくとも１つは、高温部からの熱輻射を低減し、前記ダイオードが設けられ、かつ内部に前記極低温領域が設けられるシールドである、
請求項１または請求項２に記載の超電導装置。 At least one of the temperature adjustment parts is a shield that reduces thermal radiation from a high temperature part, is provided with the diode, and has the cryogenic region provided therein.
A superconducting device according to claim 1 or 2. 高温部からの熱輻射を低減し、前記ダイオードが設けられ、かつ内部に前記極低温領域が設けられるシールドを備え、
前記温度調整部の少なくとも１つは、前記シールドから前記ダイオードを断熱する断熱部である、
請求項１または請求項２に記載の超電導装置。 comprising a shield for reducing thermal radiation from a high temperature part, in which the diode is provided and the cryogenic region is provided therein;
At least one of the temperature adjusting parts is a heat insulating part that insulates the diode from the shield.
A superconducting device according to claim 1 or 2. 高温部からの熱輻射を低減し、前記ダイオードが設けられ、かつ内部に前記極低温領域が設けられるシールドを備え、
前記温度調整部の少なくとも１つは、前記ダイオードを昇温するヒーターである、
請求項１または請求項２に記載の超電導装置。 comprising a shield for reducing thermal radiation from a high temperature part, in which the diode is provided and the cryogenic region is provided therein;
At least one of the temperature adjustment units is a heater that increases the temperature of the diode.
A superconducting device according to claim 1 or 2.
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