中性子照射法による高臨界電流密度を有する実用超伝導材料の試作

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11558061
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 寺井 隆幸 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90175472)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 下山 淳一 東京大学, 工学部・附属総合試験所, 助教授 (20251366) ; 山口 憲司 日本原子力研究所, 物質科学研究部, 副主任研究員 (50210357) ; 山脇 道夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30011076) ; 米岡 俊明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (40013221)
• Keywords: 高温超伝導 / 中性子 / 臨海電流密度 / 放射化 / 原子炉 / ピン止め / ウラン / 磁束

Research Abstract

本研究は、次世代の超伝導材料として注目されている高温酸化物超伝導体について、高速中性子照射や、ウランドーピング後熱中性子照射による核分裂によって照射欠陥を内部に導入し、これを量子化磁束のピン止め中心として働かせ、臨界電流密度を実用レベルにまで向上させた材料を試作することを目的とする。本年度は、本研究の最終年度であり、具体的に以下の作業を実施した。
1)照射用酸化物高温超伝導体試料の作製と酸化物高温超伝導体試料の照射 結果の解析が容易なBi-2212単結晶試料および実用材料として研究が進められている溶融凝固バルク材料を作製し、それらに対して東京大学工学部「弥生」炉および日本原子力研究所JMTRおよびJRR-3で高速中性子照射および熱中性子照射を行った。特に、照射温度の効果を調べるために、400℃程度の高温での照射も併せて実施した。
2)高温超伝導体試料の照射前後の特性測定と照射欠陥の同定 照射前後の試料の特性に関して、Jc等の超伝導特性の測定、ピン止め中心の特性測定などを行った。特に、フラックスクリープ法により、ピン止めポテンシャルの測定を行い、673K程度の比較的低いアニール温度において、その大きな増加を見出した。
3)高温超伝導体試料の放射化量評価 本手法の実用性を検討するための極めて重要な因子である放射化についてBi-2212の放射化の測定とY-123およびウランをドープしたY-123の放射化計算を行った。誘導放射能の多くの部分が不純物に由来すること、試料作製課程においてCoやZnの量を減らすことにより、ある程度の誘導放射能の低減が可能であること、また、放射化の問題を考慮してもKgオーダーの試料を中性照射法で改質することが可能であるという知見を得た。
4)成果のとりまとめ 上記の成果について、今後1年程度をかけて報告書をとりまとめる予定である。

Research Products

• [Publications] M.Nakano, et al.: "Change in Pinning Properties of Bi_2Sr_2CaCu_2O_8+x Single Crystal by Neutron Irradiation Followes by Annealing"Physica C. 357-360. 277-279 (2001)
• [Publications] K.Ogikubo, et al.: "Pinning Property Change of High-energy Heavy-ion Irradiated Bi_2Sr_2CaCuO_8+x Single Crystals due to Annealing"Physica C. 357-362. 280-283 (2001)