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2007 Fiscal Year Annual Research Report

電力装置用導体を目指したMgB_2新線材技術の開発研究

Research Project

Project/Area Number 16206032
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

船木 和夫  Kyushu University, 超伝導システム科学研究センター, 教授 (60091352)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岩熊 成卓  九州大学, システム情報科学研究院, 助教授 (30176531)
木須 隆暢  九州大学, システム情報科学研究院, 助教授 (00221911)
柁川 一弘  九州大学, 超伝導システム科学研究センター, 助教授 (10294894)
熊倉 浩明  物質・材料研究機構, 超伝導材料研究センター, 酸化物線材グループ長 (90354307)
三戸 利行  核融合科学研究所, 大型ヘリカル部, 教授 (10166069)
KeywordsMgB_2 / in situ法 / パウダー・イン・チューブ法 / ex-situ法 / 臨界電流密度 / 交流損失 / 熱的安定性 / 常伝導部伝播
Research Abstract

1)これまでの実績に基づき、MgH_2とBの粉末を用いるin situ法において、SiC添加や芳香族炭化水素添加による臨界電流特性の向上について系統的に検討した。その結果、双方ともに、添加により大きな臨界電流特性の向上が期待できることがわかった出発原料としてMgB_2化合物粉末を使用するex situ法については、in situ法テープから取り出したMgB_2コアを用いることにより、これまでのex situテープよりもはるかに高いJ_c特性が得られることを広範囲に検討した。MgB_2粉末の製造法を工夫することでin situ法を上回るJ_cが得られることを示唆している点で重要である。
長尺化に際しては、従来金属系線材で使用されてきたガンドリル法を適用し、多芯組込みを行った。使用した粉末は、上述の手法を適用したin situ法で作製された高純度・高仕様のMg+B粉末である。組込み材同士のギャップが均等になり、組込み材の動きが抑制され、断面均質性が向上した。これにより、長尺加工性が良好になった。これまでの線材製作・特性評価の結果に基づき次年度の長尺線製作のための線材設計、及び数テスラ以上の高磁界を発生させるためのコイル設計を行った。
2)交流電磁環境下で使用するMgB_2線材を開発するために、設計・製作した2種類のMgB_2多芯線について、液体ヘリウム中での横磁界損失を評価した。Cuシース、Nbバリア多芯線については、中空円筒導体モデルによる解析結果より損失特性が定量的に説明できることから、フィラメント同士がNbバリアを介して超伝導的に結合している結果が得られていることが判明した。フィラメントを細心化して低損失化を図る上では、バリア材料の選択に注意が必要であることを示している。CuNiシース、Taバリア多芯線の交流損失特性は従来から用いられている多芯線構造モデルによりほぼ定量的に説明することが可能であった。Taバリアの場合、フィラメント同士の超伝導的結合が抑制できることがわかり、フィラメントの細心化やツイストピッチの短縮によりさらなる低損失化が期待できることを示した。
CuNiシースMgB_2単心線について、液体ヘリウム中、および、伝導冷却を模擬する熱的環境下(真空グリースで線材表面を被覆し、液体ヘリウムによる直接冷却を抑えた)において、常伝導部の伝播現象を観測し、鉄シース線の場合と同様に数値計算により定量的な解析を行った。その結果、液体ヘリウム浸漬冷却下では液体ヘリウムの過渡的冷却効果により、真空グリース被覆下では被覆材(熱伝導材)内での熱拡散による冷却効果を考慮することにより、実験結果を定量的に説明できることを示した。
3)1項のコイル設計に基づいて製作したMgB_2コイルを本補助金により調達した温度可変装置に装着し、15Kから30Kまでの温度範囲で、直流通電試験、過負荷試験、交流通電試験を行った。その結果、材料の高い臨界温度特性を反映して臨界電流を超える通電に対しても安定な動作が可能であることを実証した。また、交流通電時においても、コイルの両端部、中央最内層部に設置した温度センサによる温度分布の観測結果から、高熱伝導絶縁体であるAlN製コイル巻枠により良好な伝導冷却効果が期待できることを示した。

  • Research Products

    (21 results)

All 2008 2007

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (13 results)

  • [Journal Article] AC loss properties of Cu-sheathed MgB_2 composites with Nb barriers2008

    • Author(s)
      K. Funaki, T. Sueyoshi, K. Kajikawa, M. Iwakuma, K. Tanaka, M. Okada, H. Kumakura, H. Hayashi
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series 97

      Pages: 012316

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fundamental investigation of a superconducting level sensor for liquid hydrogen with MgB_2 wire2008

    • Author(s)
      K. Kajikawa, K. Tomachi, N. Maema, M. Matsuo, S. Sato, K. Funaki, H. Kumakura, K. Tanaka, M. Okada, K. Nakamichi, Y. Kihara, T. Kamiya, I. Aoki
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series 97

      Pages: 012140

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] AC loss properties of MgB_2 multifilament wires2008

    • Author(s)
      K. Tanaka, K. Funaki1, T. Sueyoshi1, Y. Sasashige1, K. Kajikawa1, M. Iwakuma1, M. Okada, H. Kumakura, H. Havashi
    • Journal Title

      Supercond. Sci. Technol. 21

      Pages: 095007

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] MgB_2超伝導線材における常伝導部伝播現象の定量的評価2008

    • Author(s)
      船木和夫、久保輝朗、中尾彰浩、佐藤誠樹、松尾政晃、柁川一弘、田中和英、岡田道哉、熊倉浩明、林秀美
    • Journal Title

      低温工学 43

      Pages: 423-429

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Superconducting properties of in situ powder-in-tube-processed MgB_2 tapes fabricated with sub-micrometer Mg powder prepared by an arc-plasma method2007

    • Author(s)
      H. Yamada, N. Uchiyama, A. Matsumoto, H. Kitaguchi, H. Kumakura
    • Journal Title

      Supercond. Sci. Technol. 20

      Pages: 1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The excellent superconducting properties of in situ powder-in-tube processed MgB_2 tapes with both ethyltoluene and SiC powder added2007

    • Author(s)
      H. Yamada, N. Uchiyama, A. Matsumoto, H. Kitaguchi, H. Kumakura
    • Journal Title

      Supercond. Sci. Technol. 20

      Pages: L30-L33

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stoichiometry dependence of the critical current density in pure and nano-SiC doped MgB_2/Fe tapes2007

    • Author(s)
      C. H. Jiang, H. Kumakura
    • Journal Title

      Physica C 4

      Pages: 71-76

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication and properties of powder-in-tube-processed MgB_2 tape conductors2007

    • Author(s)
      H. Kumakura, A. Matsaumoto, T. Nakane, H. Kitaguchi
    • Journal Title

      Physica C 456

      Pages: 196-202

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 液体ヘリウム温度でのMgB_2線材の常伝導部の伝播現象2008

    • Author(s)
      中尾彰浩, 久保輝朗, 田中和英, 松尾政晃, 佐藤誠樹, 柁川一弘, 船木和夫, 岡田道哉, 熊倉浩明, 林秀美
    • Organizer
      電気関係学会九州支部第61回連合大会
    • Place of Presentation
      大分大学、大分
    • Year and Date
      2008-09-25
  • [Presentation] TaバリアをもつCuNiシースMgB_2多芯線の交流損失2008

    • Author(s)
      田中和英, 船木和夫, 末吉貴洋, 笹重有伺, 柁川一弘, 岩熊成卓, 岡田道哉, 熊倉浩明, 林秀美, 三戸利行
    • Organizer
      第78回低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      明星大学、東京
    • Year and Date
      2008-05-26
  • [Presentation] 伝導冷却されたMgB_2線材における常伝導部伝播の数値シミュレーション2008

    • Author(s)
      久保輝朗, 中尾彰浩, 田中和英, 松尾政晃, 佐藤誠樹, 柁川一弘, 船木和夫, 岡田道哉, 熊倉浩明, 林秀美
    • Organizer
      第78回低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      明星大学、東京
    • Year and Date
      2008-05-26
  • [Presentation] PIT法MgB_2線材における不純物添加効果2008

    • Author(s)
      熊倉浩明、松本明善、北口仁、山田秀之、五十嵐基仁
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日本大学、千葉
    • Year and Date
      2008-03-29
  • [Presentation] 液体ヘリウム中でのMgB_2線材の常伝導部伝播における断熱層の影響2008

    • Author(s)
      久保輝朗, 中尾彰浩, 松尾政晃, 佐藤誠樹, 柁川一弘, 船木和夫, 田中和英, 岡田道哉, 熊倉浩明, 林秀美
    • Organizer
      平成20年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      福岡工業大学、福岡
    • Year and Date
      2008-03-21
  • [Presentation] AC Loss Properties of Multifilamentary MgB2 Wires2007

    • Author(s)
      K. Funaki, T. Sueyoshi, K. Kajikawa, M. Iwakuma, K. Tanaka, M. Okada, H. Kumakura, H. Hayashi
    • Organizer
      Asian Conf. 2007 on Applied Super conductivity and Cryogenics
    • Place of Presentation
      Xi'an, China
    • Year and Date
      2007-12-03
  • [Presentation] エチルトルエン及びSiC粉末を同時添加したin situ PIT法MgB_2テープの超伝導特性(第二報)-長尺線作製のための事前熱処理の適用-2007

    • Author(s)
      山田秀之、五十嵐基仁、熊倉浩明、北口仁、松本明善
    • Organizer
      第77回低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      東北大学、仙台
    • Year and Date
      2007-11-22
  • [Presentation] NbバリアをもつCuシースMgB_2多心線の交流損失特性2007

    • Author(s)
      船木和夫, 末吉貴洋, 柁川一弘, 岩熊成卓, 田中和英, 岡田道哉, 熊倉浩明, 林秀美
    • Organizer
      第77回低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      東北大学、仙台
    • Year and Date
      2007-11-20
  • [Presentation] 液体ヘリウム中でのMgB2線材の常伝導部伝播における熱的断熱層の影響2007

    • Author(s)
      久保輝朗, 中尾彰浩, 松尾政晃, 佐藤誠樹, 柁川一弘, 船木和夫, 田中和英, 岡田道哉, 熊倉浩明, 林秀美
    • Organizer
      第77回低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      東北大学、仙台
    • Year and Date
      2007-11-20
  • [Presentation] AC Loss Properties Of Cu-Sheathed MgB2 Composites With Nb Barriers2007

    • Author(s)
      K. Funaki, T. Sueyoshi, K. Kajikawa, M. Iwakuma, K. Tanaka, M. Okada, H. Kumakura, H. Hayashi
    • Organizer
      8th European Conf. on Applied Superconductivity
    • Place of Presentation
      Brussels, Belgium
    • Year and Date
      2007-09-20
  • [Presentation] Fundamental investigation of a superconducting level sensor for liquid hydrogen with MgB_2 wire2007

    • Author(s)
      K. Kajikawa, K. Tomachi, N. Maema, M. Matsuo, S. Sato, K. Funaki, H. Kumakura, K. Tanaka, M. Okada, K. Nakamichi, Y. Kihara, T. Kamiya, I. Aoki
    • Organizer
      8th European Conf. on Applied Sunerconductivity
    • Place of Presentation
      Brussels, Belgium
    • Year and Date
      2007-09-18
  • [Presentation] MgB_2線材を用いた液体水素用液面計の可能性に関する検討2007

    • Author(s)
      柁川一弘, 戸町恭平, 前間登, 松尾政晃, 佐藤誠樹, 船木和夫, 熊倉浩明, 田中和英, 岡田道哉, 中道憲治, 木原勇一, 神谷卓伸, 青木五男
    • Organizer
      第76回低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      千葉大学、千葉
    • Year and Date
      2007-05-16
  • [Presentation] エチルトルエン及びSiC粉末を同時添加したin situ PIT法MgB_2テープの超伝導特性2007

    • Author(s)
      山田秀之、内山順仁、熊倉浩明、北口仁、松本明善
    • Organizer
      第76回低温工学・超電導学会
    • Place of Presentation
      千葉大学、千葉
    • Year and Date
      2007-05-16

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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