酸化物高温超伝導体の臨界電流密度と動的安定性

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02226201
• 研究機関: 岩手大学
• 研究代表者: 能登 宏七 岩手大学, 工学部, 教授 (40005898)
• 研究分担者: 松川 倫明 岩手大学, 工学部, 助手 (40221585)
• キーワード: 酸化物 / 高温超伝導体 / 臨界電流密度 / 動的安定性 / 熱伝導度 / クエンチ電流 / 複合安定化 / 実用線材化

研究概要

超伝導体を超伝導線材として実用化するには、充分に高い臨界電流密度と共に安定性を確保する事が必要不可欠である。安定性の悪い線材では臨界電流値よりずっと低い電流値でクエンチして常伝導状態に転移してしまう、線材の安定性には断熱的安定性と動的安定性とがいり、前者は線材の比熱に関係し、後者は熱伝導度に関係する。酸化物高温伝導体は一般に大きな比熱を持つので、断熱的安定性は充分に高いと思われる。しかしながら我々のこれまでの研究によれば、酸化物高温超伝導体ペレットの熱伝導度は大変に小さいために、動的安定性が悪く、臨界電流よりかなり低い電流値でクエンチする。従ってこれらを実用化するためには、多芯化又はテ-プ化等の安定化が必須であると思われる。即ち高温超伝導体の線材としての実用化のためには、臨界電流密度の向上への努力と共に、動的安定化に関する研究・評価も非常に重要である。
我々はこれ迄YBa_2Cu_3O_<7ーy>(YBCO)、GdBa_2Cu_3O_<7ーy>(GBCO)、Bi_2Sr_2CaCu_2O_y(BSCCO)、Bi_<0.7>Pb_<0.3>SrCaCu_<1.5>O_y(BPSCCO)、La_<1.85>Sr_<0.15>CuO_4(LSCO)等の熱伝導度Kを測定研究してきた。これら酸化物高温超伝導体のKは非常に小さい。そのため最小伝播領域(MPZ):lmも小さくなる。YBCOについて見積もると、0.38μm(4.2K)、14μm(77K)となる。また、理想的な物性値(J_c=8×10^5A/cm^2、ρ=2×10^<ー4>Ωm、K=70mW/cm・K at 77.3K)を用いると、1.2μm(77K)となる。従って、銅や銀などの高伝導率(電気伝導率および熱伝導度)の安定化機材との複合により、動的安定化してやる必要がある。1例として、銅との多芯化を想定すると、その芯線径は、90μm(77K)以下にしてやる必要がある。
また、MPZが小さい場合のクエンチ電流密度J_qを見積もり、このJ_qのモデルの実証実験も行った。

研究成果

• [文献書誌] K.Mori et al: "Thermal Transport and Magnetic properties of GdBa_2Cu_3O_<7ーδ>" Physica C. <153ー155>___ー. 1515-1516 (1988)
• [文献書誌] K.Noto et al: "Thermal Conductivity of High T_c Ln_1Ba_2Cu_3O_<7ーδ> (Ln=Y,Gd)" Proc.Int.Cont.on Cryog.Mat.Appl.and prop.(1988)
• [文献書誌] 能登 宏七: "超伝導体の熱伝導度" 日本金属学会館. <91>___ー. 571-573 (1988)
• [文献書誌] K.Noto et al: "Thermal Conductivity and Critical Current Density in High T_c Y_<1ーx>Ln_xBa_2Cu_3O_<7ーy>" Cryogenics. <29>___ー. 648-650 (1989)
• [文献書誌] H.Morita et al: "Critical Current Density and Its Hysteresis in Magnetic Field for BaーYーCuーO FiLms Prepared by a Sputtering Technique" Japan.J.Appl.PhyS.<28>___ー. L628-L630 (1989)
• [文献書誌] K.Noto et al: "Thermal Conductivity and Critical Current in Several High T_c LnBa_2Cu_3O_<7ーy> Samples" Proc.6th USーJapan Workshop on HighーField Superconducting Materials for Fusion. 73-74 (1989)
• [文献書誌] K.Mori et al: "Thermal Conductivity,Electrical Resistivity and Specific Heat of HighーT_c Bi_<1.4>Pb_<0.6>Sr_2Ca_2Cu_3O_x Superconductor" Physica C. <162ー164>___ー. 512-513 (1989)
• [文献書誌] K.Noto et al: "Thermal Conductivity and Stability of Several HighーT_c Oxide Superconductors" Proc.MT 11. 2___ー. 1466-1469 (1989)
• [文献書誌] 能登 宏七: "「超伝導材料から超伝導導体へ」 “Superconducting material and conductor development"" プラズマ・核融合学会誌「核融合研究」. <61>___ー No.5. 307-321 (1989)
• [文献書誌] 森 克徳 他: "酸化物高温超伝導体の熱伝導度" 富山大学教養部紀要(自然科学編)別冊. 第22巻1号. 1-27 (1989)
• [文献書誌] K.Katagiri et al: "Strain Effects in VAMAS Round Robin Robin Test Wires" Adv.Cryog.Engin.(Mat.). <39>___ー. 61-68 (1990)
• [文献書誌] K.Katagiri et al: "An Apparatus for Evaluating Strain Effect of Critical Current in Superconducting Wires in Magnetic Fields up to 16.5 T" Adv.Cryog.Engin.(Mat.). <36>___ー. 67-75 (1990)
• [文献書誌] K.Katagiri et al: "Strain Effect in an Internally Stabilized Multifilamentary (Nb,Ti)_3Sn Superconducting Wire" Adv.Cryog.Engin.(Mat.). <36>___ー. 85-92 (1990)
• [文献書誌] S.Saito et al: "A New Fabrication Process of Nb_3Al Superconducting Wires Using CladーChips" Materials Transactions,JIM. <31>___ー No.5. 415-420 (1990)
• [文献書誌] K.Noto et al: "Development of Advanced High Field Superconductors" Physica B. <164>___ー. 124-130 (1990)
• [文献書誌] S.Saito et al: "Effect of the Layer Thickness on Nb_3Al Superconducting Wires" Materials Science and Engineering. <B7>___ー. 31-36 (1990)
• [文献書誌] K.Noto et al: "High Field Characteristics of inーsitu Processed V_3Ga and CCE Processed Nb_3Al Nb_3Al Wires" Proc.IAEA Technical Committee Meeting on Superconducting Materials and Magnets (1989,Tokyo).
• [文献書誌] K.Noto et al: "High Conductivity High Strength CuーNb Composites" Cryogenics. <30>___ー. 383-387 (1990)
• [文献書誌] K.Noto et al: "Superconducting and Normal State Thermal Conductivity in High T_c YBa_2Cu_3O_x Pellets" Cryogenics. <30>___ー. 868-871 (1990)
• [文献書誌] K.Mori et al: "Thermal Conductivity,Electrical Resistivity and Specific Heat of La_<1.85>Sr_<0.15>CuO_4 Superconductor" Physica B. <165ー166>___ー. 1201-1202 (1990)
• [文献書誌] K.Watanabe et al: "Upper Critical Fields and Critical Current Densities in Bronze Processed Commercial Multifilamentary Nb_3Sn Wires" Proc.Appl.Super.Conf.(Sept.,1990,Snowmass).
• [文献書誌] 能登 宏七 他: "高温超伝導を測る「臨界磁場H_c」" 応用物理. <59>___ー No.5. 649-650 (1990)
• [文献書誌] 松川 倫明 他: "高強度・高伝導率CuーNb複合線材 “HighーStrength HighーConductivity CuーNb Composite Wires"" 低温工学 Cryogenic Engineering. <25>___ー No.4. 265-269 (1990)
• [文献書誌] 渡辺 和雄 他: "ブロンズ法極多芯Nb_3Sn線材における上部臨界磁場と臨界電流密度 “Upper Critical Fields and Critical Current Densities in Bronze Processed Multifilamentary Nb_3Sn Wires"" 低温工学 Cryogenic Engineering. <25>___ー No.5. 317-322 (1990)
• [文献書誌] 能登 宏七: "先進高磁界用線材の開発" KEK internal 低温センタ-研究会集録. 90ー27. 21-27 (1990)