24/05/05 22:05:30.06 otmLbDhH.net
Vol.78 No.1 2021.1
超電導磁石の故障を未然に防ぐ
超電導磁石で想定される異常
超電導状態を維持できるかは温度，磁場，電流密度の三つの条件で決定されます。
ただし，浮上式鉄道用の超電導磁石は一定電流で運用されるため，磁場および電流密度が変化することはありません。
温度条件が変化する原因は複数考えられますが，もっとも注意すべきは冷凍機に関連するものです。
停電や冷凍機故障があれば瞬時に冷凍能力が失われますし，長期間の運用で冷凍能力が徐々に低下することもあります。
また，超電導コイルは真空断熱容器に収められていますが，時間が経てば真空度が悪化して外部からの熱侵入が増加することも考えられます。
さらに，浮上式鉄道特有の要因として，走行振動と地上コイルの磁場の影響も考慮しなければなりません。
振動対策が不十分だと，超電導コイルが微小に動いてしまい摩擦発熱が起こります。
また，地上コイルが発生する磁場は均一ではなく変動しますので，超電導コイルやその周辺部品に電磁誘導による電流が発生し，ジュール熱が発生します。
実際の高温超電導コイルの写真とこれらの発熱のイメージを図 3，図 4に示します。
超電導磁石の運用の観点からは，上にあげたような異常が発生しないことが第一です。
そのためには，冷凍機は能力に余裕があるものを選定し，電源も多重化する，運用時の発熱を正確に見積もって熱設計をすることなどが重要です。
しかしながら，これらの対策を十分に行っていても，異常発熱が起きてしまう可能性はあります。
異常を検知した際にはコイルに流す電流を減らす，あるいは電源を遮断することで，高温 超電導コイルを熱暴走による焼損から保護する必要があります。