| Research Abstract |
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。
実際に使用した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,27本撚りのCIC模擬導体を作製し,ボイド率を減少させるためにケーブルを圧縮した際の素線の撚り乱れと各素線間接触状況の変化を感圧紙を用いて調査した。その結果,導体を圧縮した場合の素線間接触長は,1次,2次,3次ケーブルでそれぞれ79.0mm,58.9mm,18.4mmとなり,圧縮しない場合に比べて素線間接触長が2倍から5倍程になることが確認された。これより,導体の圧縮過程における素線の撚り乱れが素線間接触長の増大と密接に関係していることが分かった。
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