Design of a prototype sector magnet for RIKEN superconducting ring cyclotron

Abstract

The RIKEN (Institute of Physical and Chemical Research) Superconducting Ring Cyclotron (SRC) consists of six superconducting sector magnets, and is designed to have a K-value of 2,500 MeV. In order to make the design of sector magnet valid under a condition close to the real one, a full scale model of the superconducting sector magnet is to be built as a prototype sector magnet. Huge electromagnetic force exerted on the main coils is supported by means of cold-pole method. The pole pieces are separated from the iron return yoke, and are cooled down together with the main coils in cryostat. One of the important issues in the design of sector magnet is how to fix the coil vessel to the side of pole piece. In this design, two kinds of schemes using a sort of hook and screw are proposed, and it is planed to examine which scheme is better through the test operation of prototype magnet. Design of main coil vessel, test of aluminum stabilized superconductor used for the main coil, measurement of heat transfer from the Al stabilizer to liquid helium, test of model trim coils, etc. are reported. The maximum stabilized currents were measured in a realistic condition for the main coil and trim coil conductors.

RIKEN(理化学研究所)の超伝導リングサイクロトロン(SRC)は6台の超伝導セクタ電磁石から成り、2,500MeVのK値を持つように設計している。実際に近い条件の下でセクタ電磁石の設計を確かなものにするために、超伝導セクタ電磁石の実物大模型を原型セクタ電磁石として建設することにした。主コイルに影響を及ぼす大きな電磁力は冷磁極法によって支える。磁極片を鉄リターンヨークから分離し、主コイルと共にクライオスタットで冷却する。セクタ電磁石設計で重要な問題の1つがコイル容器を磁極片側に固定する方法である。この設計では、1種の止め金を用いる方式とねじくぎを用いる方式の2つの方式を提案し、原型磁石の試験運転を通してどちらの方式が良いかを調べる計画である。主コイル容器の設計、主コイルに用いるアルミニウム安定化超伝導体の試験、Alスタビライザから液体ヘリウムへの熱伝達の測定、トリムコイル模型のテスト、などを報告した。主コイルとトリムコイル導体について最大安定化電流を実際の条件で測定した。