強磁場中での超伝導臨界電流の歪効果の解明=応力・歪問題の新しい展開をめざして=

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21360312
• 研究機関: (財)応用科学研究所
• 研究代表者: 長村 光造 (財)応用科学研究所, 研究部, 名誉教授 (50026209)
• 研究分担者: 町屋 修太郎 大同大学, 工学部, 講師 (40377841) ; 鈴木 裕士 (独)日本原子力開発機構, 研究員 (10373242) ; 土屋 佳則 (独)物質・材料研究機構, 特別研究員 (10455298)
• キーワード: 機械・電磁気特性 / 臨界電流 / ヤング率 / 耐力 / 不可逆歪 / 中性子回折 / 残留歪 / 高温超電導

研究概要

今後人類が直面するエネルギー危機の解決のため、超伝導技術は最重要キーテクノロジーのひとつとして期待されているが、超伝導技術の真の実用化にはまだ克服すべき広範でかつ共通する材料科学的技術課題が立ち塞がっている。本提案ではその中でも最も重要な臨界電流の応力・歪問題の解決を主目的として研究を実施し、本年度次のような成果を得た。臨界電流の歪依存性、ひいては超伝導特性の力学応答を解明するため磁場、温度、歪についてのスケーリング則に関する定式化を検討した。日本原子力開発機構J-RR3のRESA施設に低温において引張環境下で残留歪・応力を測定する装置を構築した。この装置により低温で引張荷重を印加してNb_3Sn線材およびYBCOテープ中各成分の残留歪を測定し、超伝導層中の残留応力がゼロになる力学条件を見出した。Nb_3Sn線材における臨界電流の真性歪効果は一軸応力の印加により等方的なエネルギーバンドの対称性が破れることが原因であるという仮説について、臨界電流の極大が発現する外部歪が超伝導層中の残留応力がゼロになる力学条件に対応することを見出すことにより実験的に証明した。しかしYBCOテープでは残留歪ゼロの位置と臨界電流が最大になる歪位置が一致しないことも初めて明らかになった。このことは高温超伝導体ではNb_3Snとは別の真性歪効果のメカニズムがあることを示唆するものであり、今後BSCCO,MgB_2系等の超電導材料についても系統的な検討を行い、"全スケーリング"則の再構築を検討する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Force free strain exerted on a YBCO layer at 77 K in surround Cu stabilized YBCO coated conductors (2010)
  • 著者名/発表者名: Kozo Osamura, Shutaro Machiya, Yoshihiro Tsuchiya, Hiroshi Suzuki
  • 雑誌名: Supercond.Sci.Technol. 23 ページ: 045020-045026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Residual strain measurement using neutron diffraction for practical Nb_3 Sn wires under a tensile load (2010)
  • 著者名/発表者名: Hidetoshi Oguro, Satoshi Awaji, Gen Nishijima, Kohki Takahashi, Kazuo Watanabe, Shutaro Machiya, Hiroshi Suzuki, Yoshinori Tuchiya, Kozo Osamura
  • 雑誌名: Supercond.Sci.Technol. 23 ページ: 025034-025037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a cryogenic load frame for a neutron diffractometer (2010)
  • 著者名/発表者名: Y Tsuchiya, H Suzuki, T Umeno, S Machiya, K Osamura
  • 雑誌名: Meas.Sci.Technol. 21 ページ: 025904-025907
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical and Mechanical Properties of DI-BSCCO Type HT Reinforced With Metallic Sheathes Applied (2009)
  • 著者名/発表者名: Naoki Ayai, Kouhei Yamazaki, Masashi Kikuchi, Goro Osabe, Hideo Takaaze, Hiromitsu Takayama, Shin-ichi Kobayashi, Jun Fujikami, Kazuhiko Hayashi, Ken-ichi Sato, Kozo Osamura, Hitoshi Kitagichi, Shinji Matsumoto, Tsukasa Kiyoshi, Jun-ichi Shimoyama
  • 雑誌名: IEEE Transaction on Applied Superconductivity 19 ページ: 3014-3017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Internal Residual Strain and Critical Current Maximum of Surrounded Cu Stabilized YBCO Coated Conductor (2009)
  • 著者名/発表者名: Kozo Osamura, Michinaka Sugano, Shytaro Machiya, Hiroki Adachi, Shojiro Ochiai, Masugu Sato
  • 雑誌名: Supercond.Sci.Technol. 22 ページ: 065001-065006
  • 査読あり
• [雑誌論文] The direct evalution of the internal strain of biaxially textured YBCO film in a coated conductor using synchrotron radiation (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugano M, Machiya S, Osamura K, Adachi H, Sato M, Semerad R, Prusseit W
  • 雑誌名: Supercond.Sci.Technol. 22 ページ: 015002-015008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible Strain Limit of Critical Currents and Universality of Intrinsic Strain Effect for REBCO-Coated Conductors (2009)
  • 著者名/発表者名: Osamura K, Sugano M, Nakao K, Siohara Y, Ibi A, Yamada Y, Nakashima N, Nagaya S, Saitoh T, Iijima Y, Aoki Y, Hasegawa T, Kato T
  • 雑誌名: Supercond.Sci.Technol. 22 ページ: 025015-025021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of Reversible Strain Limit for Critical Current of DI-BSCCO due to Lamination Technique (2009)
  • 著者名/発表者名: K Osamura, S Machiya, H Suzuki, S Ochiai, H Adachi, N Ayai, K Hayashi, K Sato
  • 雑誌名: IEEE Transaction on Applied Superconductivity 19 ページ: 3026-3029
  • 査読あり
• [学会発表] Internal Residual Strain Measurements by Means of Neutron Diffraction and Correlation with Critical Current Maximum of Surround Cu Stabilized YBCO Coated Conductors (2009)
  • 著者名/発表者名: K Osamura, S Machiya, Y Tsuchiya, H Suzuki
  • 学会等名: 21st Intenational Conference on Magnet Technology
  • 発表場所: Hefei, Anhui, China
  • 年月日: 20091018-23
• [学会発表] YBCO C.C.の低温引張と中性子回折による内部歪変化のその場測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 長村光造, 町屋修太郎, 土屋佳則, 鈴木裕士
  • 学会等名: 第80回2009年度春季低温工学・超電導学会
  • 発表場所: 早稲田大学 国際会議場
  • 年月日: 20090513-20090515
• [学会発表] 工学材料回折装置「匠」および実用超伝導コンポジットへの応力・ひずみの影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: ハルヨステファヌス, 相澤一也, 伊藤崇芳, 新井正敏, 辺見努, 松井邦浩, 鈴木裕士, 長村光造, 町屋修太郎, 土屋佳則, 淡路智, 小黒英俊, 西島元
  • 学会等名: 第80回2009年度春季低温工学・超電導学会
  • 発表場所: 早稲田大学 国際会議場
  • 年月日: 20090513-20090515
• [学会発表] パルス中性子を用いた高温超伝導テープ線材のひずみ測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 町屋修太郎, 長村光造, 鈴木裕士, ハルヨステファヌス, 伊藤崇芳, 土屋佳則
  • 学会等名: 第80回2009年度春季低温工学・超電導学会
  • 発表場所: 早稲田大学 国際会議場
  • 年月日: 20090513-20090515