Development of fundamental technology for high load operation of high temperature superconducting conductors
| Project/Area Number |
23K23289
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| Project/Area Number (Other) |
22H02021 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
井上 昌睦 福岡工業大学, 工学部, 教授 (80346824)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺西 亮 九州大学, 工学研究院, 教授 (70415941)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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| Keywords | 超伝導 / 導体 / 臨界電流 / 電流電圧特性 / 高温超伝導線材 / 導体化 |
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| Outline of Research at the Start |
金属やセラミクスから成る複合材料である高温超伝導線材を複数本接合した複合導体においては素線内及び素線間を流れる電流による局所発熱により導体の性能を十分に発揮させられず、電流負荷率を下げざるを得ない状況にある。本研究では、高温超伝導線材の素線内及び素線間の電流輸送特性並びに局所発熱を複合的な実験により明らかにするとともに、電気的等価モデルを構築し、高温超伝導複合導体の負荷率向上のための基盤技術確立を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はまず商用生産されている希土類系高温超伝導線材と純銅から成る最も単純な複合導体を作製し、その電流－電界特性を通電測定により得るとともに、分布定数回路モデル及び有限要素解析による数値解析を行い、構成パラメータを含めたモデルの妥当性を検証した。その後、角型の銅ブロックに溝切加工を施し希土類系高温超伝導線材を封入した複合導体を準備し、通電測定を実施するための準備を進めた。
また、超伝導線材素線の欠陥構造を明らかとするため、走査型ホール素子磁気顕微鏡による臨界電流密度の面内分布観察を行った。テープ形状をした希土類系高温超伝導線材では一般的に12～40mm程度の幅で製造された後、スリット刃もしくはレーザーにより2～4mm程度の所望の幅に切断されるが、いずれにおいても切断部から数十マイクロメートルに亘りセラミクスである高温超伝導膜が破壊される。その様子と程度を面内臨界電流密度分布観察と電子顕微鏡観察により明らかとした。さらに、希土類系高温超伝導線材素線のねじり試験を実施し、通電試験により観察される線材長手方向の平均的な臨界電流の低減と面内臨界電流密度分布との対応について検証した。その結果、ねじりによるピッチより短い周期で線材幅方向に断線していることが確認された。これは線材端部に存在するマイクロクラックが断線の起源である可能性を示唆している。線材端部における超伝導膜の破壊現象やねじりによる欠陥の進展は、複合導体の高負荷率化設計において最も重要な考慮すべき事項の１つであることから、引き続き詳細を調べる必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度計画していた実施項目についてはおおむね完了させることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は今年度に引き続き，高温超伝導線材素線と安定化材や接合材料として用いられる金属とから成る複合導体の作製とその電流分流測定を実施する。特に，電流導入部における電流分流を詳細に測定し，有限要素法による数値解析と電気的等価回路との比較から，複合導体内への流入の様子を明らかとする。また，複数の高温超伝導線材素線を組み込んだ複合導体を設計・製作し，その電流分布を測定するために電流源の増強を図る。これにより，キロアンペア規模の通電を実現する。さらに，今年度の研究で得られた，線材端部に存在するマイクロクラックが線材性能低下の主要因となり得るとの知見に基づき，マイクロクラックの進展現象についても各種顕微システムを用いて調査する。
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Report
(1 results)
Research Products
(20 results)
