超伝導量子干渉素子を用いた高温超伝導酸化物の電磁破壊・クエンチ現象の基礎的研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01420020
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 庄子 哲雄 東北大学, 工学部, 教授 (80091700)
• 研究分担者: 坂 真澄 東北大学, 工学部, 助教授 (20158918) ; 進藤 裕英 東北大学, 工学部, 教授 (90111252)
• キーワード: 超伝導量子干渉素子 / マイクロクラック / 酸化物高温超伝導体 / ブラジリアン試験 / 常伝導転移 / 微視破壊機構 / カイザ-効果 / 微小磁場計測

研究概要

微視き裂の発生、伝播は3点曲げ試験及びブラジリアン試験を用いて行い、負荷と垂直方向に通電を行いつつSQUIDにより磁場計測を行った。き裂の発生、伝播とともに電流経過に変化が生じ、それによる微小磁場の検出を行う。負荷とともに、SQUIDの出力が徐々に増加し、さらにそれに伴いステップ状に出力の変化が見られた。この出力がき裂に対応する事をカイザ-効果を利用し検証した。詳細な信号解析の結果、そのステップ状出力に正負の特徴がある事が見いだされ、そのメカニズムを解明した。これはき裂の発生位置と深くかかわっているものであり、試料へ中央部でのき裂発生に対応している。この事は、き裂発生位置を種々変化させた場合の電流分布、磁場解析により明らかとなった。
以上の成果より
1.超伝導体における微視き裂の発生、成長は、SQUIDによる磁場計測により検出可能であり、その位置の推定も可能である。
2.酸化物高温超伝導体は、負荷に伴い、安定な微視き裂の発生、成長があり、それらの合体として最終破断に至る。
3.温度上昇過程におけるクエンチに伴い、大きな磁場変化がかなり初期に検出され、クエンチの検出に有効である。
4.酸化物高温超伝導体についてもカイザ-効果が認められ、負荷りれきの推定に有効である。

研究成果

• [文献書誌] T.Shoji,Y.Tazawa: "Deformation and fracture characteristics and its effect on the superconductivity of a high Tc superconductor(YBa_2Eu_3O_<7-X>)" Materials Science and Engineering. A143. 241-245 (1991)
• [文献書誌] 庄子 哲雄,坂根 正道,近藤 武志: "超伝導マグネット初期不整合の非破壊検出と剛性評価" 低温工学. 26. 472-479 (1991)
• [文献書誌] 庄子 哲雄,進藤 裕英,中島 美樹子,坂根 正道,笠場 孝一,中嶋 秀夫,杉本 誠,吉田 清,辻 博史: "超伝導マグネットの剛性評価評価法 実験的検証" 低温工学. 26. 467-471 (1991)
• [文献書誌] 進藤 裕英,庄子 哲雄,中島 美樹子,中嶋 秀夫,杉本 誠,吉田 清,辻 博史: "超伝導マグネットの力学的挙動とコイル剛性" 低温工学. 27. 57-62 (1992)