| 研究課題/領域番号 |
16206032
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
船木 和夫 九州大学, 超伝導システム科学研究センター, 教授 (60091352)
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| 研究分担者 |
岩熊 成卓 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (30176531)
木須 隆暢 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (00221911)
柁川 一弘 九州大学, 超伝導システム科学研究センター, 准教授 (10294894)
熊倉 浩明 九州大学, 物質・材料研究機構・超伝導材料研究センター, グループ長 (90354307)
三戸 利行 九州大学, 核融合科学研究所, 教授 (10166069)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2007
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| キーワード | MgB_2 / in situ法 / ex-situ法 / 臨界電流密度 / 交流損失 / 熱的安定性 / 常伝導部伝播 / 伝導冷却 |
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| 研究概要 |
二硼化マグネシウム(MgB_2)線材は、現在広く用いられているNbTiに代表される従来の金属系超伝導線材に比べ、20K程度高い臨界温度を有するだけでなく、熱処理工程を省いても超伝導性を示すことから、金属シース材の選択と構成に自由度が増し、低コスト化の期待も高い。本研究は、このような特長を持つMgB_2線材を将来の高機能電力装置(エネルギー貯蔵装置等)に導入する観点からその線材特性を定量的に評価し、その結果に基づいて、実用導体を構成するために必要となる線材構成の改善、線材構成を反映したプロセス技術開発を主な目的とした。以下に、重点的に実施した研究内容と成果についてまとめる。
1)高磁界下で大きな電流容量を実現する観点から、比較的高い臨界電流密度J_cの実績をもつin site法と製造プロセスが簡便なex situ法について、不純物の添加、原材料の改良等により線材特性の改善を実現した。
2)長尺化に際しては、従来金属系線材で使用されてきたガンドリル法を適用し、多芯組込みを行った。上述の手法を適用したin situ法により、フィラメントレベルの高J_c化と多芯構造による低損失化の製造技術について緊密な連携を図ることができた。
3)多芯線の製造において欠かせないMgB_2フィラメントのバリア材とシース材を長尺化・低損失化の観点から選定したCuNiシース・Taバリア線について、交流損失特性を定量的に評価し、低損失化の指針を明らかにした。
4)将来の大型コイル設計に必要な高い安定性や効果的なクエンチ対策について、それぞれ、MgB_2単芯線16本で構成した大容量導体における通電特性やMgB_2多芯線における常伝導伝播の定量的解析により有意義な知見を得た。
5)低損失型のCuNiシースTaバリア6フィラメントMgB_2多芯線100mを製作し、窒化アルミ製巻枠にwind-and-react法により巻線してコイル特性評価用の小コイルを製作した。この試験用コイルを調達した温度可変装置に装着し、15Kから30Kまでの温度範囲で、直流通電試験、過負荷試験、交流通電試験を行った。種々の通電特性試験によりMgB_2コイルは大きな安定度を持つこと実証すると共に、伝導冷却型コイルの大型化に向けて、コイル内の交流損失分布の定量的な解析手法、分布する発熱に対する効率的な冷却路の設計手法の確立を課題として指摘した。
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