超伝導マグネットとは?
ちょうでんどうまぐねっと
超伝導マグネットとは、超伝導体を用いたコイルに電流を流すことで、通常の電磁石では実現できない強力な磁場を発生させる装置です。
超伝導マグネットとは、超伝導状態(電気抵抗がゼロになる状態)にある導体をコイル状に巻いて作った電磁石です。電気抵抗がないためジュール熱が発生せず、非常に大きな電流を流し続けることができ、通常の銅線コイルでは作り出せない強力な磁場を効率的に生成できます。
超伝導を維持するためには材料を極低温に冷やす必要があります。ニオブ-チタン合金やニオブ-スズ合金などの従来型超伝導体は液体ヘリウム(約4ケルビン、マイナス269度)で冷却されます。近年は液体窒素温度(約77ケルビン)以上で超伝導となる高温超伝導体の開発も進んでいます。
超伝導マグネットは様々な分野で活躍しています。
- 医療用MRI装置:人体の断層画像撮影に使う代表的な応用例
- 粒子加速器:CERN(欧州合同原子核研究機関)のLHCなど、粒子を高エネルギーに加速・偏向させる
- 核融合炉:プラズマを磁場で閉じ込めるトカマク装置などに利用
- リニアモーターカー:超高速列車の浮上・推進に使用
超伝導マグネットの最大の課題はクエンチ(急激な超伝導状態の喪失)と冷却コストです。クエンチが発生すると磁場が急激に失われ、蓄積エネルギーが熱として放出されます。この管理技術の進歩が、今後のより大型・高磁場システムの実現に向けた鍵となっています。
使い方・例文
「病院のMRI検査室には超伝導マグネットが内蔵されており、液体ヘリウムで冷却された状態で強力な磁場を発生させて体内の詳細な画像を得ています」のように説明されます。
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