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Investigation of the optimized compositions of high-entropy R-123 superconductors for fusion reactor applications

Research Project

Project/Area Number 23K03358
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
Research InstitutionUniversity of Yamanashi

Principal Investigator

長尾 雅則  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (10512478)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大野 直子  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (40512489)
Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords混合エントロピー / ハイエントロピー合金 / 銅酸化物超伝導体 / 核融合炉用超伝導線材 / 照射耐性 / ハイエントロピー化 / R-123銅酸化物超伝導体 / 中性子照射 / 核融合炉 / 針状単結晶(ウィスカー)
Outline of Research at the Start

核融合炉の実現には, 超伝導マグネットが必要であるが, 核融合反応において高速中性子が発生し, これが超伝導マグネットを劣化させてしまう. その中, ハイエントロピー合金と呼ばれる5種類以上の元素で構成された合金が中性子照射に耐性を有することがあきらかとなった. このコンセプトを液体窒素で冷却可能で運用コストが大幅に削減できるR-123超伝導体に導入し, その中性子照射耐性について調べる. そして, 核融合炉用の超伝導マグネットに用いることができる最適なR-123超伝導体の組成をあきらかにする.

Outline of Annual Research Achievements

Rサイトの混合エントロピーを様々に変えたR-123銅酸化物超伝導体の針状単結晶(ウィスカー)を育成し, これらを原子炉に持ち込み中性子照射を行った. 現在, これらの試料の放射化レベルが低下するのを待っている状況である. これと並行して, 超高圧電子顕微鏡を用いて, 加速電圧1MVの電子線をR-123銅酸化物超伝導体ウィスカーに照射し, 格子像を観察したところ, Rサイトの混合エントロピーが高い試料において, アモルファス化が抑えられ, 照射耐性の向上が示唆される結果が得られた.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

研究初年度の段階で, 試料への中性子照射を行うことができた. また, 加速電圧が高い電子線(1MV)を用いた模擬照射において, 混合エントロピーの高い試料で, 照射耐性の向上が示唆される結果が得られたことは, 本研究において大きな前進となった.

Strategy for Future Research Activity

中性子照射を行った試料の放射化レベルが下がり次第, 超伝導特性を評価し, Rサイトの混合エントロピーと照射耐性の関係についてあきらかにする. また, 電子線(1MV)を用いた模擬照射の結果から, さらに高い混合エントロピーを有する試料の作製を進め, その照射耐性向上の可能性についてあきらかにする.

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Suppression of superconductivity by Sb-substitution into CeOBiS2 single crystals2024

    • Author(s)
      Suzuki Tatsuya、Hanada Yuji、Nagao Masanori、Maruyama Yuki、Watauchi Satoshi、Tanaka Isao
    • Journal Title

      Solid State Communications

      Volume: 378 Pages: 115414-115414

    • DOI

      10.1016/j.ssc.2023.115414

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Growth and characterization of superconducting bulk crystal [(SnSe)1+] (NbSe2) misfit layer compounds2024

    • Author(s)
      Shu Ryufa、Nagao Masanori、Yamamoto Chiaya、Arimoto Keisuke、Yamanaka Junji、Maruyama Yuki、Watauchi Satoshi、Tanaka Isao
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds

      Volume: 978 Pages: 173486-173486

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2024.173486

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Superconducting Phase Diagram of Sb and Se Substitution in CeOBiS2 Single Crystals2024

    • Author(s)
      Suzuki Tatsuya、Nagao Masanori、Maruyama Yuki、Watauchi Satoshi、Tanaka Isao
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 93 Issue: 5 Pages: 054708-054708

    • DOI

      10.7566/jpsj.93.054708

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] SbとSeを置換したCeO(Bi,Sb)(S,Se)2単結晶における超伝導転相図に関する研究2023

    • Author(s)
      鈴木 達哉、長尾 雅則、丸山 祐樹、綿打 敏司、田中 功
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] フラックス法によるミスフィット層状化合物[(SnSe)1+δ]m(NbSe2)n単結晶の育成とその評価2023

    • Author(s)
      周 日発、長尾 雅則、山本 千綾、山中 淳二、丸山 祐樹、綿打 敏司、田中 功
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ゾルゲル法によるBi2Sr2CaCu2Ox(Bi-2212)厚膜作製用前駆体ゲルの最適組成の検討2023

    • Author(s)
      夜久 敬大、長尾 雅則、丸山 祐樹、綿打 敏司
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] REサイトにハイエントロピー合金の概念を導入したREOBiS2およびREBa2Cu3Ox層状超伝導体単結晶の育成2023

    • Author(s)
      長尾雅則
    • Organizer
      日本磁気学会第243回研究会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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