超伝導加速器用高純度ニオブ材料の販売を開始

2015年6月25日 株式会社アルバック

株式会社アルバック(本社 神奈川県茅ヶ崎市、代表取締役執行役員社長 小日向久治、以下アルバック)は、超伝導加速器用高純度ニオブ材料を開発し、7月より販売開始することを発表いたします。

【背景】

超伝導加速器は、素粒子物理分野であるILC(国際リニアコライダー: International Linear Collider)による宇宙の起源の解明、医療分野であるたんぱく質の構造解析、環境・エネルギー分野である核変換を利用した高レベル放射性廃棄物の分離変換(ADS)などへの利用が期待されています。

荷電粒子(電子、陽子、イオン化した原子など)を加速するために、超伝導加速器が使用されます。加速空洞の材料としては、超伝導になる温度が9.25Kと純金属の中で1番高いニオブ(Nb)が使用されます。加速空洞用Nb材には、RRR(残留抵抗比:Residual Resistance Ratio)が250以上の性能が要求されます。

*RRR:室温での電気抵抗値と超伝導遷移温度(Tc)直上での電気抵抗値の比で求められ、純度の目安となる値で、大きいほど高純度となります。

【技術の概要】

アルバックは、Nbを高純度化するために、グループ会社であるアルバック東北株式会社(青森県八戸市)に新設した600kW EB溶解炉を使用し、原料の選別、真空度、溶解スピードなどの条件を最適化することで、RRR >250のインゴットの製造に成功しました。

このRRR>250インゴットから製作した板材を用い、共同研究先である大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構(KEK)にて1セルの加速空洞製作と電界性能試験を実施して頂き、最大加速・電界勾配 41MV/mを達成しました。(ILC要求性能:35MV/m以上)

【特長】

1. 社内設備で高純度Nbインゴット製造可能で、RRR>250を達成。
2. 電界性能 41MV/mを達成。
3. インゴット製造から、板・棒・管などを一貫生産。
4. シームレス管や、その他加工品にも対応可能。

【今後の展望】

現在、加速空洞は、Nb板をプレス成形したおわん状の部品を電子ビームで溶接することにより製造しています。しかしながら、溶接不良等による歩留まりの低下、内面の溶接ビードによる加速性能の低下が危惧されています。この問題を解決するためNbシームレス管からの加速空洞製造を、高エネルギー加速器研究機構(KEK)と共同で研究開発しています。Nbシームレス管を製造し、その後バルジ成形(液圧成形法:密閉装置内の金型にパイプ形状の素材をセット後、パイプ内面に注入した液体に高圧をかけ、金型形状に素材を押し膨らませながら成形する方法)することで、溶接工程が大幅に削減でき、歩留まりの向上、加速性能低下の回避が期待できます。これらの技術を応用し、アルバックは、超伝導加速器用Nb材料でお客様の要望に応える新たな提案を発信し続けます。

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高エネルギー加速器研究機構で製作したアルバック材の1セル加速空洞

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アルバック材の1セル加速空洞の電界性能


お問い合せ

株式会社アルバック  mate_info
マテリアル事業部 PM部 TEL:0475-89-0246 / FAX:0475-89-1392
関連Webサイト:
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