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-

• 京都大学
• 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

概要

高温超伝導を使うと、小型で軽く省エネで高い磁界を発生する電磁石をつくることができ、がん治療や核廃棄物の有害度低減などに用いるための粒子加速器を小型化、省エネ化することができます。京都大学、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の共同研究グループ（プロジェクトマネージャー 京都大学 大学院工学研究科・教授 雨宮 尚之）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。

このたび、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。

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に取り組み、粒子線がん治療装置の超小型化、省エネ化の実現を目指します。これにより、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、健康長寿社会に大きく貢献できると期待しています。

研究成果のポイント

• ◇2.4 T（テスラ）の磁界によるがん治療に用いる炭素イオンビームの誘導を実証
• ◇炭素イオンビームを入射しても高温超伝導電磁石が安定に動作を継続することを実証
• ◇発生する磁界を繰り返し速く変化させても高温超伝導電磁石を安定して運転できることを確認