研究課題
本研究では、省エネルギー化、低炭素化への貢献が期待される超伝導電力機器の最適構造設計において必要不可欠となる高温超伝導線材の電界－電流密度特性を、複数の計測手法を取り入れることにより広範な実用領域に亘り、精密に評価することを目的としている。本年度に得られた主な成果は以下のとおりである。１．超伝導電力機器で想定される動作温度領域において高い冷却能力を有する冷凍機型伝導冷却クライオスタットを設計し、導入した。具体的には、試料温度は25K～100Kの範囲で制御可能とし、最大200Aが通電できる仕様としている。上記通電電流印加に伴う発熱の影響を緩和するため77Kにおいて200Wの冷却能力を有する1段式GM冷凍機を使用する構成としている。２．電界－電流密度特性の精密測定の実現の可否を判断するためには、膜質や構造が良く制御された高温超伝導線材が必要である。そこで、TFA-MOD法によるガドリニウム系高温超伝導薄膜線材の作製を進め、良質なc軸配向膜を得ることに成功した。さらに、ガドリニウム超伝導膜上に、イットリウム系超伝導膜を積層することを試み超伝導特性が得られることを確認した。３．磁気的手法による電界－電流密度特性評価のための走査型表面磁場分布計測システムの構築を進めた。高い空間分解能を実現するために必要な微小アクティブエリアを有するホール素子の選定、調達を行うとともに、3次元走査機構、自動計測プログラムの構築を行っている。
3: やや遅れている
当初使用予定としていた液体ヘリウム再凝縮型超伝導マグネットシステムの継続利用が、附属する冷凍機の保守期間及び後継機開発の終了の影響を受けて困難となったことから、急遽新しいクライオスタットを設計、導入することとなった。すでに、納入に至っているものの進捗の遅れはまだ取り戻せていない。
初年度は、温度可変型クライオスタットの設計・導入に時間を要したものの、並行して行っていた評価用希土類系高温超伝導線材の最適成膜条件の抽出、および計測システムの構築については目途が立っている。従って、今後は希土類系高温超伝導線材の電界－電流密度特性の精密計測に注力し、当初計画に沿うように進める予定である。
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IEEE Transactions on Applied Superconductivity
巻: 巻未定 ページ: 1-4
10.1109/TASC.2019.2902693
