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MgB2等高温超伝導線材における超伝導接続の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18F18714
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

松本 明善  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主席研究員 (50354303)

研究分担者 PATEL DIPAKKUMAR  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-10-12 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2020年度: 300千円 (直接経費: 300千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード超伝導 / 超伝導接続 / 臨界電流 / 磁場減衰法 / 微細組織観察 / 超伝導接合 / 臨界電流密度 / 磁場減衰
研究実績の概要

二ホウ化マグネシウム(MgB2)は2001年に日本で超伝導特性が発見された物質である。現在、いくつかの会社が1kmを越えるような線材を作製し、販売するに至っている。しかしながら、実際の超伝導マグネットや送電線として利用するためには全長で数十km級の線材が必要となる。そのような中、線材同士の超伝導接続技術は実用化のためには欠かすことの出来ない技術である。超伝導接続では超伝導線材の中の超伝導体同士において超伝導電流経路を形成する必要があり、接合界面付近は不純物や欠陥が多く存在し、電流阻害要因となっている。本研究では簡易的且つ再現性の高い超伝導接続技術開発、材料科学的に重要な界面間に超伝導電流経路を確保するためのナノスケールの組織制御による超伝導接続技術の確立、さらに種々の温度域、磁場環境下での評価技術の確立を目指す事を目的とする。
本年度は超伝導接続の新たな手法を開発した。これまでの超伝導接続部はマグネシウムとホウソの混合粉末を用いていたが、接続部にホウソとマグネシウムを別々に入れて、マグネシウムの拡散によってMgB2を形成させる手法を開発した。この手法で最適に製造された超伝導接続は、20 Kの異なる磁場でIMD線材と比較してほぼ同じ電流容量を示した。電界減衰法を使用して推定された接続部抵抗は、20 Kの自己磁場で2.01 × 10^(-13)Ωだった。この値は実用化されているMRIマグネットにおいて十分な特性であることがわかった。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] University of Wollongong(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Kangwon National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Wollongong(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Kangwon National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Wollongong(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Kangwon National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Superconducting Joining Concept for Internal Magnesium Diffusion-Processed Magnesium Diboride Wires2021

    • 著者名/発表者名
      Patel Dipak、Matsumoto Akiyoshi、Kumakura Hiroaki、Moronaga Taku、Hara Yuka、Hara Toru、Maeda Minoru、Hossain Md. Shahriar A.、Yamauchi Yusuke、Choi Seyong、Kim Jung Ho
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 13 号: 2 ページ: 3349-3357

    • DOI

      10.1021/acsami.0c17385

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation and control of residual amorphous phases in carbon-doped MgB2 superconductors2021

    • 著者名/発表者名
      Choi Seyong、Patel Dipak、Kim Jung Ho、Kumakura Hiroaki、Matsumoto Akiyoshi、Nishijima Gen、Kim Su-Hun、Joo Jinho、Maeda Minoru
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 864 ページ: 158867-158867

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2021.158867

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of out-of-plane disorder formed by low-temperature sintering on carbohydrate-doped MgB2 wire2020

    • 著者名/発表者名
      Maeda Minoru、Patel Dipak、Kumakura Hiroaki、Nishijima Gen、Matsumoto Akiyoshi、Kim Su-Hun、Choi Seyong
    • 雑誌名

      Ceramics International

      巻: 46 号: 13 ページ: 21752-21756

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2020.05.284

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] MgB2 for MRI applications: dual sintering induced performance variations in in situ and IMD processed MgB2 conductors2020

    • 著者名/発表者名
      Patel Dipak、Matsumoto Akiyoshi、Kumakura Hiroaki、Maeda Minoru、Kim Su-Hun、Al Hossain Md Shahriar、Choi Seyong、Kim Jung Ho
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 8 号: 7 ページ: 2507-2516

    • DOI

      10.1039/c9tc06114b

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tailored joint fabrication process derived ultra-low resistance MgB2 superconducting joint2020

    • 著者名/発表者名
      Patel Dipak、Matsumoto Akiyoshi、Kumakura Hiroaki、Nishijima Gen、Maeda Minoru、Kim Su-Hun、Choi Seyong、Kim Jung Ho
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 178 ページ: 198-202

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2019.11.020

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Heat Treatment effect of in-situ powder in tube and internal magnesium diffusion processed MgB2 wires2020

    • 著者名/発表者名
      Akiyoshi Matsumoto, Dipak Patel, Yuka Hara, Toru Hara, and Hiroaki Kumakura, Y. Shimada, S. Hata
    • 学会等名
      ASC2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diffusion inspired superconducting joint of magnesium diboride conductors2020

    • 著者名/発表者名
      Dipak Patel, Akiyoshi Matsumoto, Hiroaki Kumakura, Taku Moronaga, Yuka Hara, Toru Hara, Minoru Maeda, Shahriar Hossain, Yusuke Yamauchi, Seyong Choi, Jung Ho Kim
    • 学会等名
      ISS2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Superconducting Joints of In Situ PID and IMD Processed MgB2 Conductors2020

    • 著者名/発表者名
      D. Patel, A. Matsumoto, H. Kumakura, Su-Hun Kim, M. Maeda, S. Choi, J. H. Kim
    • 学会等名
      Asian ICMC2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MgB2線材における2段熱処理手法の効果2020

    • 著者名/発表者名
      松本明善,Patel D., 熊倉浩明
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] MgB2線材における超伝導接続技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      松本明善,Patel D., 原由佳, 原徹, 熊倉浩明
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] The development of superconducting joint technologies for MgB2 wires2019

    • 著者名/発表者名
      A. Matsumoto, D. Patel, Y. Hara, T. Hara, H. Kumakura
    • 学会等名
      ISS2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Superconducting Joints of In Situ PID and IMD Processed MgB2 Conductors2019

    • 著者名/発表者名
      D. Patel, A. Matsumoto, H. Kumakura, Su-Hun Kim, M. Maeda, S. Choi, J. H. Kim
    • 学会等名
      ISS2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-10-15   更新日: 2024-03-26  

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