2014 Fiscal Year Research-status Report
超伝導臨界電流の一軸圧縮/引張歪依存性とその非対称性＝工業化技術の完成に向けて＝
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26420669
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| Research Institution | Research Institute for Applied Sciences |
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Principal Investigator |
長村 光造 公益財団法人応用科学研究所, その他部局等, 研究員 (50026209)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
町屋 修太郎 大同大学, 工学部, 准教授 (40377841)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 超伝導材料 / 量子ビーム産業応用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超伝導複合線材の臨界電流の歪依存性は２つの要因から負荷歪に対して非対称となると考えられる。最近の理論的取扱いによれば臨界電流は超伝導成分に生起する歪がゼロを中心に圧縮歪と引張歪に対して非対称に変化することが予測されている。さらに複合成分である金属からの影響で超伝導成分には圧縮性の熱残留歪が生起するため超伝導成分が破断して臨界電流が劣化する負荷歪は圧縮と引張側で異なる。この複雑さを解決するため回折実験から求めた超伝導成分に生起する歪に対する臨界電流の依存性を調べることにより、提唱される理論がすべての超伝導材料で可逆歪領域における臨界電流の歪依存性を統一して説明できるかどうか検証することを目的とした。さらに圧縮破断歪、引張破断歪、可逆負荷歪範囲等の機械―超伝導特性を体系的に調べ、その制御・改良方法を考案し産業応用に資する基礎データを収集を行った。
臨界電流の一軸応力依存性の実験に関して応用科学研究所に所有する応力負荷環境下での臨界電流測定装置の試料ホルダー部分を本研究で提案するスプリングボードに交換し、圧縮側から引張側まで一軸性の応力を負荷して、無磁場のもとで臨界電流を測定する方法を完成した。これにより試料に貼り付けた歪ゲージにより負荷歪の関数として臨界電流を測定できるようになった。また磁場中臨界電流測定のため現有の臨界電流測定装置を改良して試料に磁場を印加するため、長さ50mm, 幅20mmの試料範囲に均一磁場が印加でき、また磁場強度を変動できる装置の製作の検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
臨界電流の一軸応力依存性の実験に関して応用科学研究所において圧縮側から引張側まで一軸性の応力を負荷して、無磁場のもとで臨界電流を測定する方法を完成した。これによりBSCCO系およびREBCO系実用超伝導線について測定を実施した。その成果を５月２８日に低温工学・超電導学会で、９月にEUCASで発表する。
一方低温一軸性応力負荷のもとでの歪測定環境の整備のためJ-PARC「匠」に一軸応力環境下で超伝導成分に生起する局所歪の測定を可能にする極低温一軸性応力負荷装置を設置したが、J-PRACの運転が中止されたため実証実験を実施できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
応用科学研究所に初年度で整備した圧縮側から引張側まで一軸性の応力を負荷して無磁場のもとで臨界電流を測定する装置を用いて、初年度に引き続き臨界電流の一軸歪依存性を調査するとともに、磁場印加装置の製作を完了して磁場中一軸応力負荷環境下で試料に貼り付けた歪ゲージにより負荷歪の関数として臨界電流を測定することを計画する。機械―超伝導特性予測モデルの構築のため、複合材料である実用超伝導線材の力学特性、熱特性をもとに複合体の弾塑性挙動を求め、可逆負荷歪を推定し、その範囲における臨界電流の変化の予測方法を開発する。
大同大学において実測された応力―歪関係を定量的に解析し、ヤング率、弾性限、0.2%耐力、引張強度、破断歪を試料毎に整理する。これらのデータを上記の機械―超伝導特性予測モデルの構築に反映させる。
J-PARC「匠」において初年度で整備したスプリングボードで置きかえた低温引張試験機により臨界電流を測定したと同じ温度でBSCCO, REBCO, MgB2, Nb3Sn線材中の超伝導成分に生起する局所歪の測定を行う。本提案による理論的予測を実証するため負荷歪と超伝導成分に生起する歪の関係を明らかにし、重要なパラメータであるAaff, Aacf, Aatf等を決定する。
SPring-8で一軸応力下における室温での歪の精密測定を行うためスプリングボードを小型引張試験機に取付けて一軸応力下での超伝導成分に生起する局所歪を測定することを試みる。
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