2016 Fiscal Year Annual Research Report
Multi-scale analyses of km-class long length high Tc superconducting tapes and analytical modeling of current transport properties
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16H02334
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
木須 隆暢 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (00221911)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 昌睦 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (80346824)
東川 甲平 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (40599651)
鈴木 匠 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (70756238)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高温超伝導線材 / 臨界電流 / 電流輸送特性 / 欠陥検出 / マルチスケール / 磁気顕微鏡 / 電流測定 / 非破壊・非接触計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最大5 Tまでの外部磁界下における磁気像の観察装置開発によって高温超伝導線材の臨界電流(Ic)を非破壊・非接触に計測すると共に、各種磁気計測を組み合わせる事によって、長尺の希土類系高温超伝導線材におけるIcの温度、磁界依存性、空間変化に対する系統的なデータを初めて取得した。さらに、これらの知見に基づいた長尺線材の電流輸送特性のモデリング手法を提案し、実験との比較によってその信頼性を検証するなど、順調に進捗している。本年度の主な成果は次の通りである。
(1)高磁界下のIc評価装置の開発：最大5 Tまでの外部磁界下における線材磁化の計測装置を開発し、Icを非破壊・非接触に観察することが可能となった。(2) 長尺高温超伝導線材における臨界電流分布の温度磁界依存性の計測とスケール特性の解明：長尺の希土類系線材のIc空間分布の温度、磁界依存性を実測し、Icの空間変化の支配因子と温度磁界依存性の支配因子についてスケール特性を基に明らかとした。(3) 長尺高温超伝導線材の電流輸送特性モデリングと局所計測による検証：前項の知見を基に、長尺線材における電流―電圧特性をIc長手方向分布を基に記述可能なモデルを提案し、局所的な四端子法による測定との比較によってその定量性を検証した。(4) 長尺細線加工線材の臨界電流分布計測法の開発とハイブリッド顕微法を用いた局所欠陥の可視化：線材磁化低減のために不可欠となる細線加工線材におけるIc評価手法について、低磁化信号に対しても適用可能な評価手法を開発すると共に、局所Ic低下部位の微細組織をX線CTを用いてその場観察することによって、その原因を明らかとした。(5) 高温超伝導線材の磁化緩和特性の計測と量子化磁束の熱励起モデルによる解析：磁化緩和特性について、測定によって明らかにすると共に、理論的考察によって超低電界領域の記述法を明らかとした。
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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
長尺線材の連続Ic測定の高速化のための基盤技術となる多チャンネル素子を用いた測定において、計測技術の改善により高磁界下においても線材Ic評価に十分適用可能な磁界感度と分解能を達成した。また、これまで不明確であった、線材のIcのバラツキに対する空間変化、温度、磁界の影響など実験によって明らかとすると共に、電流輸送特性に対する観点から考察し、Ic長手方向分布の評価結果をもとに長尺線材の大域的かつ局所的電流電圧特性を定量的に記述可能なモデリング手法を提出した。並行して、四端子法を用いた多点計測との比較によって、その信頼性を実証した。さらに、実用上重要となる線材磁化の低減のため必須となる細線加工時における線材Icの計測法の確立と低Ic部位の検出、Ｘ線CTによるその場観察と組み合わせによって、長尺線材中で低い頻度で離散的に生じている局所欠陥の微細構造を明らかとしプロセス改善のための指針を明らかとした。
これらの研究成果について、５報の原著論文を提出すると共に、３３件の口頭発表（うち招待講演６件）を行っており、学術的にも高く評価されている。
以上により、本研究課題で掲げている実施項目に対し、それぞれ順調に進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に引き続き、長尺線材の臨界電流分布の評価に関して、高速化と高解像度化を推進し、実用レベルの評価手法へと展開する。また、人為的にナノ欠陥を導入した高Ic線材における空間均一性に対する影響について調べる。さらに、超低電界領域で問題となる量子化磁束の熱励起の影響を明らかとし、磁化測定によるIc評価法ならびに初年度に提案した線材のモデリングへの影響について考察する。並行して、長尺マルチフィラメント線材および細線加工線材、Bi-2223線材を対象として、通電特性のモデリング手法の検証、ならびに長尺線材の温度、磁界依存性の実測との比較を実施することによって、標準的な高温超伝導線材評価手法としての適用可能性を確認する。
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[Journal Article] Comparison between Bi-2223 tape and RE-123 coated conductor from the view point of current transport properties influencing thermal stability2016
Author(s)
T. Kiss, M. Inoue, K. Higashikawa, T. Suzuki, L. Lyu, K. Takasaki, K. Imamura, Y. Onodera, D. Uetsuhara, A. Ibi, T. Izumi, H. Kitaguchi
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Journal Title
Cryogenics
Volume: 80
Pages: 221-228
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Measurement and analysis of in-field critical currents in EuBCO coated conductor under the influence of flux creep2016
Author(s)
Yuta Onodera, Kazutaka Imamura, Takumi Suzuki, Kohei Higashikawa, Masayoshi Inoue, Tomo Yoshida, Akira Ibi, Takato Machi, Teruo Izumi, Takanobu Kiss
Organizer
1st Asian ICMC and CSSJ 50th Anniversary Conference
Place of Presentation
Kanazawa Kageki-za, Kanazawa, Japan
Year and Date
2016-11-10
Int'l Joint Research
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[Presentation] In-Field Characterization of Positional Variation of Critical Current in RE-123 Coated Conductors by Use of Reel-to-reel Magnetic Measurement System2016
Author(s)
Takahiro Fukuzaki, Kohei Higashikawa, Kazutaka Imamura, Masayoshi Inoue, Mitsunori Igarashi, Kazuomi Kakimoto, Yasuhiro Iijima, Teruo Izumi, Takanobu Kiss
Organizer
1st Asian ICMC and CSSJ 50th Anniversary Conference
Place of Presentation
Kanazawa Kageki-za, Kanazawa, Japan
Year and Date
2016-11-10
Int'l Joint Research
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[Presentation] In-plane Distribution of Critical Current Density in Long Coated Conductor (invited)2016
Author(s)
Takanobu Kiss, Takahiro Fukuzaki, Shougo Ichimura, Yuta Onodera, Yuhei Nishimiya, Hiroaki Oofuji, Xiang Guo, Kazutaka Imamura, Takumi Suzuki, Kohei Higashikawa, Masayoshi Inoue, Shinji Fujita, Yasuhiro Iijima, Takato Machi, Akira Ibi, Teruo Izumi, Zhenan Jiang, Rodney Badcock, Nicholas Long, Robert Buckley
Organizer
1st Asian ICMC and CSSJ 50th Anniversary Conference
Place of Presentation
Kanazawa Kageki-za, Kanazawa, Japan
Year and Date
2016-11-10
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Reel-to-reel characterization of longitudinal homogeneity of in-field critical currents in coated conductors with artificial pinning centers (invited)2016
Author(s)
Takahiro Fukuzaki, Kohei Higashikawa, Kazutaka Imamura, Masayoshi Inoue, Mitsunori Igarashi, Kazuomi Kakimoto, Yasuhiro Iijima, Teruo Izumi, Takanobu Kiss
Organizer
2016 Applied Superconductivity Conf. (ASC 2016)
Place of Presentation
Colorado Convention Center, Denver, Colorado, USA
Year and Date
2016-09-08
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Characterization of local critical current distribution in Roebel cable and its strands based on reel-to-reel scanning Hall-probe microscopy2016
Author(s)
Kohei Higashikawa, Xiang Guo, Dai Uetsuhara, Masayoshi Inoue, Zhenan Jiang, Rodney A. Badcock, Nicholas J. Long, Takanobu Kiss
Organizer
2016 Applied Superconductivity Conf. (ASC 2016)
Place of Presentation
Colorado Convention Center, Denver, Colorado, USA
Year and Date
2016-09-07
Int'l Joint Research
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[Presentation] Measurement and analysis of magnetization relaxation in REBCO tape coated conductor2016
Author(s)
Yuta Onodera, Kazutaka Imamura, Takumi Suzuki, Kohei Higashikawa, Masayoshi Inoue, Akira Ibi, Tomo Yoshida, Takato Machi, Teruo Izumi, Takanobu Kiss
Organizer
2016 Applied Superconductivity Conf. (ASC 2016)
Place of Presentation
Colorado Convention Center, Denver, Colorado, USA
Year and Date
2016-09-06
Int'l Joint Research
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[Presentation] Correlation between in-field critical current at liquid nitrogen temperature and that at low temperature in BaHfO3 doped EuBCO coated conductor2016
Author(s)
Shogo Ichimura, Ken Takasaki, Takumi Suzuki, Yuta Onodera, Kohei Higashikawa, Masayoshi Inoue, Akira Ibi, Tomo Yoshida, Teruo Izumi, Takanobu Kiss
Organizer
2016 Applied Superconductivity Conf. (ASC 2016)
Place of Presentation
Colorado Convention Center, Denver, Colorado, USA
Year and Date
2016-09-05
Int'l Joint Research
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[Presentation] Current transport property of BaHfO3 doped EuBCO coated conductor over a wide range of temperature and magnetic field up to 25T2016
Author(s)
Masayoshi Inoue, Ken Takasaki, Kazutaka Imamura, Takumi Suzuki, Kohei Higashikawa, Akira Ibi, Tomo Yoshida, Teruo Izumi, Takanobu Kiss
Organizer
2016 Applied Superconductivity Conf. (ASC 2016)
Place of Presentation
Colorado Convention Center, Denver, Colorado, USA
Year and Date
2016-09-05
Int'l Joint Research
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[Presentation] BHO導入EuBCO線材の広範な温度、磁場における臨界電流特性2016
Author(s)
鈴木 匠, 高崎 建, 井上 昌睦, 小野寺 優太, 今村 和孝, 東川 甲平, 衣斐 顕, 吉田 朋, 和泉 輝郎, 土屋 雄二, 淡路 智, 渡辺 和雄, 木須 隆暢
Organizer
2016年度春季低温工学・超電導学会
Place of Presentation
タワーホール船堀，東京
Year and Date
2016-06-01
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