| 研究課題/領域番号 |
21H01872
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
木内 勝 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (90304758)
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| 研究分担者 |
吉田 隆 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20314049)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2022年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
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| キーワード | 直流電力輸送ケーブル / 超伝導ケーブル / 縦磁界効果 / ナノ組織制御 / 臨界電流密度 / ナノ組織制御技術 / 過冷却 / 高効率電力輸送ケーブル / 高温超電導線 / 縦磁界 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、ナノ組織制御技術を用いて線材に欠陥(人工ピン)を導入したRE(Rare-Earth)系コート超伝導線材と、超伝導線材の電流通電の方向に磁界を平行に加えることにより電流容量が大きく増加する縦磁界効果を用いて、軽量でコンパクトな高性能直流電力輸送ケーブルの実現を目的とする。この２つを組み合わせることにより、従来の超伝導ケーブルに比べて2倍の電流量を有する直流電力輸送ケーブルを目指すと共に、水素の排熱等による低コストケーブルシステムや、工場敷地内の大電流容量が必要とされる建屋間を結ぶ高密度な電力輸送システム構築、電車のき電線へ利用できる超伝導ケーブルの基礎技術の確立を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ナノ組織制御技術を用いて線材に人工ピンを導入したRE系コート超伝導線材と、超伝導線材の電流通電の方向に磁界を平行に加えることにより電流容量が大きく増加する縦磁界効果を用いて軽量でコンパクトな高性能直流電力輸送ケーブルの開発が目的である。今年度の実績は下記である。
1)縦磁界で有効な人工ピンの解明について、市販されている長尺線材の微細組織観察から、ピンの形状などを調査した。特に線材の作製速度を変化させると、製膜過程で導入される積層欠陥等が、縦磁界下での臨界電流密度向上に有効であることがわかった。また、一般的に磁界特性向上のために導入されるナノサイズの人工ピンは超伝導層へ歪を与え、この歪が電流の流れを変え、電流と磁界の平行度を乱す。従って歪を与えず、小さなピンの導入が有効であることが明らかになった。また、超伝導層の厚膜化が縦磁界下での臨界電流密度向上に有効であることも確認できた。
2)全長700 ㎜のケーブルが過冷却下での通電特性評価が行える測定容器を開発した。さらに全長700 ㎜で超伝導線材を8枚利用した単層の模擬電力輸送ケーブルを設計、作製し、過冷却容器での通電特性評価を行った。77 Kでは自己磁界下から3.1%の増加の2055 Aの電流容量が得られた。さらに過冷却下の67 Kでは自己磁界から4.2 %の増加である4103 Aが得られ、77 Kに比べて67 Kでの利用の方が、増加率が大きいことが確認された。この結果から、利用温度低下による線材の臨界電流密度の増加は、縦磁界を利用したケーブルのコンパクトで高性能化に直接影響を与えることが示された。また超伝導線材の縦磁界中の臨界電流密度の増加率がまだ十分でないので大幅な電流容量の増加にはなっていないが、67 Kでは0.25 Tまで縦磁界を加えても電流容量が増加することが明らかになった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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