研究課題
1.本研究に先立つ研究として超伝導撚線の電流分流特性について以下の研究をおこなった。撚線間の電流分布の不均一が安定性に及ぼす影響について定量的な評価を行った。結果として、撚線間の転流特性を転流部での発熱が安定性を悪化させない基準値以上に保てば、偏流が生じても安定性への影響は小さいことが示された。また、素線間の接触抵抗を撚線の張力を制御することによって変化させ、接触抵抗と安定性との関連について定量的な評価を行い、最小伝播電流以上の通電電流では、安定性が接触コンダクタンスの正の関数であることを確認した。更に、実際の超伝導導体の例として、素線の表面処理を変化させたNb3Sn超伝導成形撚線の電流転流特性及び安定性を測定し、素線表面処理の相違が導体の安定性に大きな影響を与えることを示した。2.上記の研究成果を受け、導体内の電流分布を制御した高安定導体の開発研究を行った。導体内の電流分布を制御し、高い安定性と交流損失の低減を両立させる撚線構造の超伝導導体の開発研究を行った。まず、導体内の電流分布と交流損失の関係について考察した。撚線導体を用いた大型超伝導コイルの交流損失の測定結果から、運転周波数付近の低周波領域で交流損失が増大することが報告されており、大型超伝導コイルの実用化を阻む新たな要因として、その原因の究明が急がれていた。本研究では、撚線導体内の電流分布の不均一が導体長手方向に変化することがその原因であるとの推察に基づき、2本撚線を用いた要素実験によって、撚り乱れに起因する電流分布の不均一が交流損失増大の原因となることを示した。次に、これまでに得られた導体内の電流分布が安定性及び交流損失に及ぼす影響に関する研究成果に基づき、安定性と低交流損失をバランスさせた超伝導導体の撚線構造の設計指針を示し、縮小導体の試作及び短尺導体試験を行っている。
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