高強度ニオブ3スズ線材の熱的安定性と冷凍機冷却マグネットへの応用

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11555083
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 渡辺 和雄 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (30143027)
• 研究分担者: 櫻庭 順二 住友重機械工業(株), 綜合研究所, 主席研究員 ; 淡路 智 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (10222770)
• キーワード: Nb_3Sn / CuNb / 高強度 / 熱的安定性 / 冷却安定性 / 超伝導マグネット / ヘリウムフリー / GM冷凍機

研究概要

CuNbを補強安定化とした新しい高強度極細多芯Nb_3Sn線材の無冷媒での冷却安定性を明らかにする。さらに、これまでの強磁場大口径超伝導マグネットでは実現できなかった高電流密度で、機械的な耐応力性に極めて強い高強度CuNb/Nb_3Sn線材を用いたコンパクトな強磁場大口径超伝導マグネットのモデルコイルによって、出願中の国有特許申請内容を実証する。
ヘリウムフリー超伝導マグネットに安定性試験装置を組み合わせて、熱的安定性試験を実施した。コイル内に設けたヒーターによりクエンチさせて、最少クエンチエネルギー、クエンチ伝播速度を真空雰囲気において測定した。また、リアクト・アンド・ワインド法によって作製したテストコイルによって大電磁応力の試験を行った。その結果、最少伝播エネルギーは臨界電流密度が高いほど小さくなり、CuNb補強安定化のNb比が大きくなるほど小さくなること、また、常伝導伝播速度は安定化基材によらないことが判明した。
さらに、大電磁応力の試験では、リアクトしたNb_3Sn線材を0.33%の曲げ歪みでコイルを巻き330Mpaに相当する電磁応力まで経験させたが、臨界電流特性に劣化がないことが分かった。この結果は、補強安定化CuNb/Nb_3Sn線材の特許申請内容を実証したことを意味する。

研究成果

• [文献書誌] K.Watanabe: "Quench Behavior of Nb_3Sn Wires in a Cryocooled Superconducting Magnet"Adv.Cryo.Eng.. 46. 951-956. (2000)
• [文献書誌] G.Iwaki,: "High Strength (Nb,Ti)_3Sn Superconducting Wire Reinforced by Nb/Cu Composite"Adv.Cryo.Eng.. 46. 981-988. (2000)
• [文献書誌] K.Watanabe: "Normal Zone Propagation Properties in a Cryogenfree Nb_3Sn Coil "Mass and Charge Transport in Inorganic Materials : Fundamentals to Devices Edited by P.Vincenzini and V.Buscaglia, Techna Srl,. 1479-1485. (2000)
• [文献書誌] 村上朝之: "複合CuNb/Nb_3Sn線のピンニング力に関する温度スケーリング"低温工学. 35. 298-304. (2000)
• [文献書誌] S.Murase,: "Normal Zone Propagation Characteristics of Nb_3Sn Wires with Jelly-Roll Processed and In-Situ Processed CuNb Reinforcements"ASC2000,Virginia-Beach. (2000)
• [文献書誌] G.Iwaki: "Strain Effects of High Strength Nb_3Sn Wire Reinforced by Jelly-rolled Nb/Cu Composite and Modification of the Reinforcement"ASC2000,Virginia-Beach. (2000)
• [文献書誌] K.Watanabe: "Hybrid Magnets and Cryogenfree Superconducting Magnets Developed by High Field Laboratory for Superconducting Materials"RHMF. (2000)
• [文献書誌] T.Murakami: "Numerical Simulation on Quench Behavior of Composite CuNb/Nb_3Sn Wire"Cryogenics. (2000)
• [文献書誌] K.Katagiri: "Highly Strengthened Nb_3Sn Supercodnucting Wires"Adv.Materials Research. (2000)
• [文献書誌] 村上朝之: "ジェリーロール法CuNbで補強したNb_3Sn線の常伝導伝播特性"電気学会研究会論文. (2000)