| 研究課題/領域番号 |
16H02334
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
木須 隆暢 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (00221911)
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| 研究分担者 |
東川 甲平 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (40599651)
鈴木 匠 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (70756238)
井上 昌睦 福岡工業大学, 工学部, 教授 (80346824)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 高温超伝導線材 / 臨界電流 / 電流輸送特性 / 欠陥検出 / マルチスケール / 磁気顕微鏡 / 電流測定 / 非破壊・非接触 |
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| 研究実績の概要 |
超伝導材料の臨界電流特性を支配するメゾスコピックスケールにおける量子化磁束挙動から、km級実用長尺線材における長周期の局所欠陥や空間不均一性の評価、さらにその直接的な因子を明らかとするための微細組織観察を複合化したハイブリッド顕微手法を確立すると共に、本手法を実用レベルのkm級BSCCO線材ならびにREBCO線材に適用し、その有効性を示した。
（１）多チャンネルセンサを適用した高速磁気顕微法の開発によって、高解像度でかつ108 m/hという実用レベルの速度による長尺線材の評価を可能とし、線材の臨界電流Icの統計分布を明らかにすると共に、本計測手法によって発生頻度10^-5の局所欠陥の検出が可能である事を実証した。
（２）実用環境下：液体ヘリウム浸漬冷却（4.2 K）ならびにサブクール液体窒素浸漬冷却（65 K～77 K）、外部磁界下（5Tまで）における長尺線材のIc分布の連続測定装置を開発した。
（３）長尺線内の欠陥位置を特定した上で、X線CTを用いて線材内の超伝導層あるいはフィラメントの3次元構造解析を非破壊に実施し、Ic低下の直接的原因となる微細組織との関係を明らかとした。
（４）以上の空間不均一性に関する知見をもとに、長尺線材の電流輸送特性を定量的に記述するマルチスケールモデルを提案し、実測との比較によりその定量性を実証した。
（５）さらに、多芯線材ならびに複合化線材内部における電流分流解析手法を開発し、局所欠陥を有する線材内部の電流分流を明らかにすると共に、局所欠陥に対するロバスト性を有する新たな導体構造を提案し、その電流輸送特性の解析を基に有効性を示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
長尺線材の磁気顕微鏡観察において、昨年度開発した磁気センサの高速走査と雑音低減技術に加え、３チャンネルセンサを用いた並列計測によって、高解像度を保ったまま線速108 m/hという実用レベルの計測速度を実現した。また、線速を広範な範囲で可変速とすることで、磁化緩和に対するダイナミック計測が可能となり、線材評価の新たな機能を付与できることを明らかとした。
温度・磁場可変の環境下における長尺線材の連続評価に関して、液体ヘリウム浸漬冷却による4.2 Kの測定を新たに実現し、極低温下における局所Icの連続評価を実現した。
積層導体の電流輸送特性を実測した素線自身のIc分布を基に解析的に導出する分布定数回路モデルを提案し、長尺線材を用いた積層導体構成時の電流輸送特性について定量的に記述する手法を確立した。
以上の研究成果について、２報の原著論文を提出すると共に、２７件の口頭発表（うち６件は招待講演）を行っており、学術的にも高く評価されている。
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| 今後の研究の推進方策 |
連続磁化測定による長尺高温超伝導テープ線材の臨界電流分布の評価に関して、高速化と高解像度化に加え、ダイナミック特性の評価に関する新たな機能を実現し、長尺線材の実用レベルの線材評価手法へと展開する。さらに、線材の臨界電流のバラツキに関する統計的考察を基に有限長の測定結果をもとに無限長の特性を推定する手法を検討すると共に、長尺線材の空間不均一性をも取り込んだ電流輸送特性のモデリング手法を確立する。また、RE-123線材のみならず、より複雑な多芯構造を有するBi-2223線材における実測との比較によって、高温超伝導線材の標準的な評価手法としての信頼性と定量性を明らかとする。
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