| 研究概要 |
大型超伝導コイルに用いられるケーブル・イン・コンジット(CIC)超伝導導体では,変動磁場に対して,撚りピッチの2乗に比例する時定数を持つ通常の交流損失のほかに,10-100秒程度の長時定数を持つ不規則なループによる交流損失の発生が確認された。ケーブル内の素線の配置は,各サブケーブルの撚りピッチの最小公倍数の長さで,同じパターンが繰り返されるため,ある点で接触した素線は,最小公倍数の長さで再度接触して長いループを構成する。これらのループの時定数はインダクタンスとループを構成する素線間の接触抵抗の比で表される。
実際の装置に用いたCIC導体の素線間の接触抵抗を測定した結果,接触状態が弾性変形範囲にあるときの接触抵抗は50-100μΩ程度であった。一方,CIC内の長ループのインダクタンスは10μH程度であるので,ループ時定数は約0.1秒程度である。これらは観測された数10秒の時定数より短い。
この違いの原因と考えられる素線間の接触状態を観測するために,各素線のケーブル内の配置を調査した。その結果,本来3本の素線が撚られて一体化していると予想していた1次撚り線が,実際には,本来の位置から大きく変位している素線を持つものがあることを観測した。このような大変位した素線がループを構成する場合には,点接触でなく長距離にわたる線接触の状態を形成し,長時定数ループが生成されると推定される。
更に接触状況を詳細に検討するために,実際の撚り線機用いて,81本撚りのCICケーブルをボイド率が約40%になるように製作し,それを1m程度エポキシ樹脂で含浸し,約10mmの間隔で85個に切断した。各断面内の素線の配置を計測することにより,全長の素線の位置を3次元計測した。計測結果を3次元表示し,素線間の接触の有り無し,および接触長を計測した。その結果,数10mm以上にわたる接触長を持つ素線があることが分かり,これにより長時定数のループが形成されていることが初めて実証できた。
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