高温超伝導を用いた粒子加速器用電磁石の機能実証に成功 －粒子線がん治療の普及拡大へ道筋－

雨宮尚之 工学研究科教授、東芝エネルギーシステムズ株式会社、高エネルギー加速器研究機構、量子科学技術研究開発機構らの研究グループは、粒子加速器に用いる高温超伝導電磁石の研究開発を進めてきました。

本研究グループは、資源の枯渇が心配される液体ヘリウムを使わずに冷却できる加速器応用に向けた高温超伝導電磁石を開発し、その機能を調べる実証実験を重粒子線がん治療装置（HIMAC）にて行いました。その結果、銅線を使った電磁石では発生できない2.4テスラという高い磁界によるがん治療用炭素イオンビームの誘導を実証し、粒子加速器の運転上の支障を想定した高温超伝導コイルへの粒子ビームの直接入射を行っても超伝導状態が破れず電磁石が安定して動作し続けることを実証しました。さらに、発生する磁界を繰り返し速く変化させても電磁石を安定して運転できることを確認しました。

本研究成果により、今後、高温超伝導電磁石の高磁界化や磁界を変化させたときに超伝導体の内部で発生する交流損失の低減などの研究開発への取り組み、粒子線がん治療装置の超小型化、省エネ化の実現が期待されます。また、粒子線がん治療装置の一般病院への設置が可能になれば、健康長寿社会への貢献も期待されます。

本研究成果は、2018年12月13日に、「第31回国際超電導シンポジウム」にて発表されました。

図：高温超伝導電磁石の外観

詳しい研究内容について

• 高温超伝導を用いた粒子加速器用電磁石の機能実証に成功 －粒子線がん治療の普及拡大へ道筋－